Физики уточнили время фотоэмиссии электрона — Naked Science
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
©Wikipedia

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.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Вчера, 15:59
13 минут
Александр Речкин

В учебниках истории XX века, на сотнях плакатах и в десятках кинофильмах о Второй мировой войне мы видели знаменитые танки, «катюши» и бороздящие небеса Ил-2. Давайте проверим, сможете ли вы отличить советскую военную технику от машин союзников и стран «оси».

Вчера, 17:41
37 минут
Александр Березин

Филипп Мандей основал целое направление исследований: он первым установил, что закисление океанов — последствие глобального потепления — угрожает обонянию и умению ориентироваться у морских рыб. Само собой, это создает угрозу их вымирания. Долго оставалось загадкой только одно: как существующие виды рыб перенесли серьезное закисление океана при прошлых изменениях климата. Теперь все проясняется: похоже, Мандей обнаружил эффект, которого никогда не было. Интересно, что вместе с ним его наблюдали еще 179 ученых — и теперь все они оказались в центре чудовищного скандала. Попробуем разобраться в деталях.

6 мая
17 минут
Александр Березин

SpaceX после затяжной серии аварий нормально посадила прототип Starship SN15. Огромная стальная ракета поднялась в воздух на десять километров, выполнила там сложные кульбиты, которые не могла сделать ни одна ракета ранее, а затем плавно опустилась вниз. Одни говорят, что это революция, другие — что «СССР так умел полвека назад». Кто прав и что будет дальше? Попробуем разобраться.

Вчера, 15:59
13 минут
Александр Речкин

В учебниках истории XX века, на сотнях плакатах и в десятках кинофильмах о Второй мировой войне мы видели знаменитые танки, «катюши» и бороздящие небеса Ил-2. Давайте проверим, сможете ли вы отличить советскую военную технику от машин союзников и стран «оси».

Вчера, 17:41
37 минут
Александр Березин

Филипп Мандей основал целое направление исследований: он первым установил, что закисление океанов — последствие глобального потепления — угрожает обонянию и умению ориентироваться у морских рыб. Само собой, это создает угрозу их вымирания. Долго оставалось загадкой только одно: как существующие виды рыб перенесли серьезное закисление океана при прошлых изменениях климата. Теперь все проясняется: похоже, Мандей обнаружил эффект, которого никогда не было. Интересно, что вместе с ним его наблюдали еще 179 ученых — и теперь все они оказались в центре чудовищного скандала. Попробуем разобраться в деталях.

5 мая
6 минут
Сколтех

В России таких результатов не было уже около десяти лет. Его получение потребовало настоящей кооперации между исследователями ИВМ РАН, Сколтеха и МГУ.

23 апреля
11 минут
Василий Парфенов

Действующий глава NASA в рамках общения с прессой ответил на ряд вопросов, касающихся недавних заявлений российских политиков и главы «Роскосмоса» о скором отказе от собственного сегмента МКС. Администратор заверил всех, что агентство находится в хороших отношениях с Россией, а также поделился информацией о согласовании обмена местами для астронавтов и космонавтов в пилотируемых миссиях двух стран.

16 апреля
4 минуты
Илья Ведмеденко

Исследователи установили, что обнаруженный в Баренцевом море объект — погибшая советская субмарина типа «Крейсерская». Это одна из самых больших подлодок СССР периода Второй мировой.

25 апреля
17 минут
Александр Березин

На этой неделе СМИ выдали новость, от которой можно впасть в шок: «Ранее из России уезжало около 14 тысяч исследователей [в год], теперь — 70 тысяч». Мы внимательно разобрались в ситуации и вынуждены отметить, что ничего подобного не было и нет. В реальности речь вовсе не об ученых и даже не о высококвалифицированных специалистах. Проблемы с учеными в России есть. Но в этом случае речь идет не о них, а о том, что отдельные бывшие комсомольские вожаки, удачно устроившиеся в РАН, перепутали утечку мозгов из России с отъездом из нее гастарбайтеров. Разбираемся, как это у них получилось.

[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: