Немецкие физики из Гамбургского университета осуществили любопытный эксперимент по расчету среднего времени, необходимого электронам для "перескакивания" с одного атома на другой. Как утверждают ученые, электрон перескочил с атома серы на соседний атом рутения за 320 аттосекунд, или 3,2х10-16 секунды. Эти расчетные данные соответствуют физическим теориям, описывающим движение электронов.
Ранее исследователи уже предпринимали попытки измерения схожих процессов, в частности, было установлено, что на совершение одного "полного круга" вокруг ядра у электрона в атоме водорода уходит около 150 аттосекунд. Однако замеры времени перехода электронов между двумя различными атомами, имеющими стойкие химические связи, были сделаны физиками впервые.
Руководитель эксперимента Вильфрид Вюрт и его коллеги бомбардировали атомы серы короткими рентгеновскими импульсами, которые увеличивали энергию электронов, расположенных близко от атомных ядер. Искусственно возбужденные электроны покидали свои орбиты и перемещались в атомы рутения, а возникающие "дырки" в атоме серы тут же занимали их соседи. Условным индикатором завершения процесса этого перехода для ученых служило время, затрачиваемое электронами атома серы на погашение колебаний, вызванных рентгеновскими импульсами (восстановление нарушенного энергобаланса).
Выбор немецкими исследователями атомов серы объяснялся прежде всего тем, что этот химический элемент считается одним из наиболее устойчивых к воздействию катализаторов, основанных на различных металлах. Так, например, присутствие значительных примесей серы в бензине зачастую приводит к деактивации металлов в каталитическом дожигателе выхлопных газов автомобиля. Измерение времени, затрачиваемого на передвижения электронов в подобных средах, - важнейшая составляющая нового научного направления, аттосекундной электродинамики, которая лежит в основе всех химических процессов.
Помимо дальнейших исследований особенностей движения электронов в различных каталитических средах группа Вюрта также надеется в скором будущем засветиться и в другой супермодной области. За счет существенного усложнения своей экспериментальной методики (придания рентгеновским импульсам определенной поляризации) ученые рассчитывают сортировать электроны в зависимости от направленности их спина. Эти эксперименты могут быть полезны ученым, работающим в сфере компьютерной спинтроники - крайне перспективной области квантового компьютинга, ориентированной на разработку методов переноса двоичных данных в компьютере не только при помощи электронного заряда, но и посредством различного спинового состояния электронов.
