Физики уточнили время фотоэмиссии электрона — Naked Science
14.11.2017
5 минут
Редакция
85

Физики уточнили время фотоэмиссии электрона

Шведские физики измерили время, которое электрон затрачивает на то, чтобы преодолеть потенциальный барьер и покинуть пространство, где его удерживает притяжение ядра. Оказалось, что на это электрон тратит всего двадцать миллиардных миллиардной доли секунды.

femtosnapsho

Исследователи из университетов Лунда, Стокгольма и Гетенбурга уточнили измерение времени фотоэмиссии электронов — очень короткого отрезка времени, за который электрон успевает удалиться от ядра на расстояние, когда притяжение протонов уже не действует.

 

Фотоэлектронной эмиссией называется физическое явление, при котором электроны вещества поглощают кванты электромагнитного излучения и приобретают энергию, позволяющую преодолеть потенциальный барьер и покинуть пределы действия кулоновского притяжения зарядов электрона и атомного ядра. Эмиссия электрона под действием электромагнитного излучения приводит к фотоионизации вещества под действием электромагнитных волн. За теоретическое обоснование эффекта фотоионизации Альберт Эйнштейн получил в 1921 году Нобелевскую премию, а за несколько десятилетий до его исследований эффект открыли Генрих Герц и Александр Столетов.

 

Процесс удаления электрона от атома долгое время считался мгновенным, но в 2008 году было доказано, что между поглощением кванта света и эмиссией электрона существует ничтожная, но все-таки измеримая задержка; ее продолжительность зависит от конфигурации ядра и электронной оболочки атома и того, на каком энергетическом уровне находился электрон.

 

Как и все процессы, происходящие в субатомных масштабах, фотоэмиссия занимает время, которое измеряется аттосекундами — квинтиллионными долями секунды. Скорость таких процессов измеряют с помощью сверхбыстрых лазеров, дающих короткие импульсы жесткого ультрафиолета каждые несколько аттосекунд (10–18 с). Скорость фотоэмиссии уже измерялась с помощью аттосекундных лазеров; тогда излучению подвергали атомы гелия.

 

На этот раз ученые выбрали неон — легкий элемент, в котором возбуждаться и отделяться от ядра способны только восемь электронов, расположенных на 2s и 2p-орбиталях. Измерив с высокой точностью энергию ионизированных ультрафиолетом атомов неона, физики измерили задержку между поглощением кванта света и испусканием электрона для всех энергетических уровней, разрешенных в атоме неона. Результаты измерений в точности совпали с теоретическими расчетами.

 

Совпадение экспериментальных результатов с расчетными в этом эксперименте — большой прорыв; после этого можно переходить к изучению динамики электронов в более сложных атомах и молекулах. В перспективе такие измерения должны стать мощным инструментом для ученых, в деталях изучающих химические процессы, в том числе и в сложных органических молекулах.

 

Исследование опубликовано в журнале Science.

Позавчера, 12:17
23 минуты
Редакция

Возраст планеты, на которой мы живем, – примерно 4,54 миллиарда лет. И большую часть этого времени она была совершенно не похожа на ту Землю, которую мы знаем. Даже самые экзотические планеты за пределами Солнечной системы, возможно, не столь интересны, как наша родная в некоторые моменты ее истории. Наденем скафандр, сядем в машину времени – и представим себя инопланетными путешественниками, посетившими нашу систему в ее ранние времена.

8 часов назад
1 минута
Илья Ведмеденко

В Соединенных Штатах провели церемонию спуска на воду USS Cooperstown (LCS 23) — корабля прибрежной зоны Littoral Combat Ship типа Freedom. В скором времени он пополнит состав ВМС США.

9 часов назад
34 минуты
Александр Березин

SpaceX рассчитывает к 2050 году создать на Марсе колонию на миллион человек. Звучит абсурдно: осталось всего 30 лет, а до первого полета на Марс еще многие годы. Некоторые ученые, включая российских, считают планы Маска «фантазией» и «пропагандой». Тем не менее сама по себе постройка миллионной колонии на Красной планете вполне реальна. Разберемся, почему и отчего в это так трудно поверить остальному миру.

16 января
5 минут
Илья Ведмеденко

Исследователей в очередной раз удивили привычки кошек: как оказалось, они не прочь питаться одним человеческим трупом на протяжении месяца, несмотря на наличие других тел.

18 января
26 минут
Александр Березин

Многие считают зимнее купание «церковным обычаем». Однако на деле Церковь всегда выступала против него, считая нехристианским, и вредным для здоровья. При всей внешней разумности этой позиции, на самом деле, такие купания могут быть даже полезны — но не для всех. Выясняем, как именно и почему.

17 января
7 минут
ТГУ

Старший научный сотрудник лаборатории «Гербарий» БИ ТГУ Вера Костикова совместно с новосибирскими коллегами выявила ценные лекарственные свойства у спиреи – кустарника, используемого в озеленении городов и дачных участков. Фитохимическое исследование показало, что растение обладает противовирусной и антиоксидантной активностью, что делает его перспективным для использования в медицине.

16 января
5 минут
Илья Ведмеденко

Исследователей в очередной раз удивили привычки кошек: как оказалось, они не прочь питаться одним человеческим трупом на протяжении месяца, несмотря на наличие других тел.

18 января
26 минут
Александр Березин

Многие считают зимнее купание «церковным обычаем». Однако на деле Церковь всегда выступала против него, считая нехристианским, и вредным для здоровья. При всей внешней разумности этой позиции, на самом деле, такие купания могут быть даже полезны — но не для всех. Выясняем, как именно и почему.

7 января
44 минуты
Александр Березин

Вашингтон и Тегеран близки к войне как никогда за последние годы. Но, скорее всего, США не пойдут дальше ограниченных ударов. Слишком уж неприятные последствия имели предшествующие силовые операции Штатов в Иране. Попробуем разобраться, что именно их остановит на этот раз.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Лучшие материалы
Предстоящие мероприятия
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: