Les scientifiques mesurent la période la plus courte jamais enregistrée : la zeptoseconde

Une équipe d’experts a mesuré l’unité de temps la plus courte jamais vue : le temps qu’il faut à un photon pour traverser une molécule d’hydrogène. Cette courte unité de temps est égale à 247 zeptosecondes. Le terme zeptoseconde indique un trillionième de milliardième de seconde ou un point décimal suivi par 20 zéros et un 1. C’est une mesure incroyablement précise, qui représente un énorme progrès par rapport aux mesures précédentes, qui mesuraient l’unité de temps la plus courte en femtosecondesqui est un millionième d’un milliardième de seconde. Si les femtosecondes suffisent pour mesurer le temps de rupture et de formation des liaisons chimiques, il faut que la zeptoseconds pour mesurer le temps nécessaire à un faisceau de lumière pour traverser une seule molécule d’hydrogène. Le physicien Reinhard Dörner de l’université Goethe en Allemagne a détecté ce court laps de temps. Avec ses collègues, l’expert a analysé le phénomène en utilisant un accélérateur de particules à Hambourg. L’équipe de scientifiques a réglé l’énergie du faisceau de rayons X de manière à ce que chaque photon individuel passe par deux électrons qui constituent la molécule d’hydrogène. Au cours du processus, le photon a fait « rebondir » les deux électrons sur la molécule.

Le photon, indiqué par la flèche jaune, produit des ondes électroniques à partir d’un nuage électronique (gris) d’une molécule d’hydrogène (rouge : noyau). Le schéma d’interférence est légèrement incliné vers la droite pour permettre aux chercheurs de calculer le temps nécessaire au photon pour passer d’un atome à l’autre.

Ce phénomène a produit un modèle d’onde appelémodèle d’interférenceque M. Dörner et ses collÃ?gues ont mesuré avec un instrument appelé le microscope à jet COLTRIMS (Cold Target Recoil Ion Momentum Spectroscopy). Cet instrument est essentiellement un détecteur de particules très sensible, capable de détecter les réactions atomiques et des molécules très rapides. Le microscope COLTRIMS a enregistré à la fois le modèle d’interférence et la position de la molécule d’hydrogène pendant l’interaction. “Comme nous connaissions l’orientation spatiale de la molécule d’hydrogène, nous avons utilisé l’interférence des deux ondes électroniques pour calculer précisément quand le photon a atteint le premier et quand il a atteint le second atome d’hydrogène ».a a déclaré Sven Grundmann, co-auteur de recherches à l’Université de Rostock en Allemagne. La vitesse à laquelle le photon passe d’un atome à l’autre a été mesurée en zeptosecondes.

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