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

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.

Вчера, 15:29
39 минут
Александр Березин

В 2017 году от рака умерло 9,6 миллиона человек, и с каждым годом эта цифра будет расти. Есть ли способы остановить наступление этой болезни на человеческие жизни?

Вчера, 17:47
2 минуты
Илья Ведмеденко

По мнению информаторов Центрального разведывательного управления США, СССР мог располагать огромным танком массой в 120 тонн.

Позавчера, 15:18
3 минуты
Сергей Васильев

Самое жестокое похолодание в истории Земли сделало ее почти необитаемой, однако жизнь могла сохраниться и процветать в талой воде шельфового льда.

Вчера, 15:29
39 минут
Александр Березин

В 2017 году от рака умерло 9,6 миллиона человек, и с каждым годом эта цифра будет расти. Есть ли способы остановить наступление этой болезни на человеческие жизни?

Вчера, 17:47
2 минуты
Илья Ведмеденко

По мнению информаторов Центрального разведывательного управления США, СССР мог располагать огромным танком массой в 120 тонн.

30 ноября
16 минут
Редакция

Вокруг много людей часто курят что-то, но это не вейп и не электронные сигареты. Еще и называют это все по-разному: то устройства нагрева табака, то системы, то вообще загадочно «айкос». Говорят, в США такие штуки уже разрешили к продаже, а вот на вейпинг начнут гонения. Что это за нагрев табака такой, вредно или нет? Попробуем разобраться.

15 ноября
6 минут
Никита Шевцов

Ученые впервые воспроизвели в реальности парадокс друга Вигнера. В результате физики выяснили, что квантовые явления субъективны: каждый наблюдатель может иметь свои альтернативные факты насчет них, и все они будут правдивы.

18 ноября
4 минуты
Сергей Васильев

Накопление эпигенетических модификаций ДНК позволило провести параллели между возрастом собак и людей и найти новую формулу для пересчета одного в другой.

19 ноября
40 минут
Александр Березин

Женщины заводят ребенка не от мужа тем чаще, чем ниже его социальная ценность. Попробуем разобраться, как биология подталкивает их к изменам и почему моногамия имеет все шансы на реванш.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

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

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: