Физики уточнили время фотоэмиссии электрона — Naked ScienceNaked Science
14.11.2017, 19:36
5 минут
Naked Science
16

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.

20 октября
4 минуты
Мария Азарова

По внешнему виду материал напоминает человеческую кожу.

Вчера, 18:56
4 минуты
Илья Ведмеденко

Перспективный скоростной вертолет от Sikorsky — Boeing снова в небе. Ему предстоит выдержать жесткую конкуренцию и победить Bell V-280 Valor.

19 октября
18 минут
Александр Березин

Мы постоянно вдыхаем и поглощаем куски микропластика, поэтому предложение избавиться от их крупного источника выглядит хорошим. Увы, на деле все не так просто: попробуем показать почему.

17 октября
4 минуты
Илья Ведмеденко

Согласно представленным данным, вместо космического аппарата «Космос-2535» на орбите сейчас находятся пять объектов.

16 октября
3 минуты
Никита Шевцов

Биологи обнаружили вирус, который не может самостоятельно заражать клетки. Предполагается, что он пользуется помощью других вирусов.

16 октября
2 минуты
Илья Ведмеденко

Ученые сравнили состояние мозга женщин, имеющих детей, и тех, у кого их никогда не было. Выводы оказались более чем интересны.

17 октября
4 минуты
Илья Ведмеденко

Согласно представленным данным, вместо космического аппарата «Космос-2535» на орбите сейчас находятся пять объектов.

16 октября
3 минуты
Никита Шевцов

Биологи обнаружили вирус, который не может самостоятельно заражать клетки. Предполагается, что он пользуется помощью других вирусов.

16 октября
2 минуты
Илья Ведмеденко

Ученые сравнили состояние мозга женщин, имеющих детей, и тех, у кого их никогда не было. Выводы оказались более чем интересны.

[miniorange_social_login]

Комментарии

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