Jangan coba-coba menangkap zeptosecond menggunakan stopwatch run-of-the-mill. Sepotong kecil waktu ini adalah sepersekian detik — begitu kecil itu sama dengan satu nomor satu yang duduk 21 tempat di belakang titik desimal, satu per satu miliar per satu detik, lapor Rebecca Boyle di New Scientist . Dan para peneliti di Max Plank Institute di Jerman akhirnya mengukur perubahan kecil dalam atom pada skala zeptosecond.
Para peneliti mencapai prestasi ini sambil mempelajari apa yang disebut efek fotolistrik dalam aksi. Albert Einstein menggambarkan kekhasan cahaya yang rumit pada tahun 1905, yang kemudian memenangkan Hadiah Nobel dalam Fisika untuk penjelasannya tentang konsep yang menentukan ini. Efek fotolistrik menunjukkan bahwa cahaya dapat bertindak sebagai gelombang dan partikel. Ketika foton, atau partikel cahaya, dari energi tertentu menyerang elektron, ia dapat membebaskan elektron dari atomnya. Foton mengeluarkan elektron dalam proses yang disebut photoemission, dasar di balik energi matahari.
Sekarang para peneliti telah benar-benar menangkap emisi elektron dari atom helium, mengukur jumlah menit waktu yang diperlukan untuk elektron untuk dikeluarkan setelah pemogokan foton. Untuk mengukur kejadian tersebut, fisikawan menggunakan peralatan yang disebut Attosecond Streak Camera, yang terdiri dari dua laser yang berbeda dari penembakan cahaya dalam ledakan yang sangat singkat, tulis Stewart Wills di Optics and Photonics News. Para peneliti mengarahkan kamera ke arah jet helium — gas yang relatif sederhana, terdiri dari atom yang masing-masing hanya memiliki dua elektron.
Laser pertama adalah sinar ultraviolet yang dimaksudkan untuk merangsang helium cukup untuk melepaskan salah satu elektronnya, menembakkan 100 pulsa attosecond (satu attosecond hanya 10 -18 detik). Laser kedua adalah dekat-inframerah dan digunakan menangkap elektron yang melarikan diri dalam aksi, menembakkan empat femtosecond pada suatu waktu (femtosecond tunggal hanya 10 -15 detik).
Ketika atom helium mengeluarkan elektron, laser inframerah mendeteksi emisi, yang memungkinkan para peneliti untuk menghitung durasi acara turun menjadi 850 zeptoseconds. Percobaan menunjukkan bahwa diperlukan antara 7 dan 20 attoseconds untuk atom helium untuk mengeluarkan salah satu elektronnya, lapor Boyle. Hasil penelitian ini diterbitkan minggu ini di jurnal Nature Physics.
Hasil percobaan memberi para peneliti beberapa wawasan tentang bagaimana proses kuantum ini bekerja, menulis Boyle, dan mungkin suatu hari nanti berguna dalam komputasi kuantum dan superkonduktivitas.
“Selalu ada lebih dari satu elektron. Mereka selalu berinteraksi. Mereka akan selalu merasakan satu sama lain, bahkan pada jarak yang sangat jauh, ”kata ketua tim Martin Schultze kepada Boyle. “Banyak hal berakar pada interaksi masing-masing elektron, tetapi kami menanganinya sebagai hal kolektif. Jika Anda benar-benar ingin mengembangkan pemahaman mikroskopis tentang atom, pada level paling dasar, Anda perlu memahami bagaimana elektron saling berhubungan. ”
Schultze mengatakan kepada Wills bahwa tim menggunakan helium, salah satu atom paling sederhana, untuk memvalidasi metode mereka dan membuat pengukuran untuk bagaimana beberapa elektron dan foton berinteraksi. Mengerjakan garis waktu kecil ini dengan atom sederhana adalah langkah pertama untuk memahami lebih banyak atom dengan lebih banyak elektron.
