科學家測出了光子穿過氫分子所用的時間，一秒鐘是它的五百億億倍

2020-10-21 科普大世界

一秒鐘對我們來說是很短了，但是對某些事物來說，一秒鐘也會很長，蜜蜂可以在一秒鐘內振翼數百次，子彈可以在一秒鐘內飛行100多米，炮彈卻可以飛行1000多米，光則可以飛行30萬公裡，而對普朗克時間來說，一秒鐘又真的是太大了，因為它包含了10的43次方個普朗克時間，這比宇宙誕生至今的138億年產生的秒數總和還要多得多。

當然普朗克時間只是量子力學理論中產生的一種時間概念，這一理論認為時間小到這個幅度上就已經無法再小了，科學家目前也沒有辦法去測量它到底有多小。那麼目前科學家們能夠測到的最小的時間幅度有多小呢？

10月16日，德國歌德大學的科學家測量出了有史以來最短的時間間隔——247仄秒，這也是一個光粒子穿過氫分子所用的時間，一個氫分子由兩個氫原子構成，長度還不到0.2納米，因此這個時間也可以說是光走過兩個相鄰氫原子所用的時間。

仄（音zè）秒是極小的時間單位，1仄秒為10^-21秒，假如1仄秒看作是現實中的一秒時長的話，那麼這一秒就相當於2.78億億年，是如今宇宙138億年的年齡的201萬倍多。

那麼274仄秒這麼短的時間幅度是怎樣測量出來的呢？研究團隊帶頭人、德國歌德大學的物理學家理察-多爾納稱是使用來自漢堡粒子加速器DESY PETRA III的X射線的幫助下完成的。他們精心設定了X射線的能量，之後用單個光子將氫分子中的兩個電子轟出，以冷靶反衝離子電子動量成像譜儀記錄了氫分子在整個相互作用過程中的幹涉圖樣和位置，從而精確計算出了光子穿越兩個相鄰氫原子時間——247仄秒。

光一秒鐘穿行約30萬公裡，但是走過氫分子卻只需要274仄秒，這個時間短到現實中的一秒鐘就是它的500億億倍，但這個時間相對於普朗克時間來說仍然十分巨大，是普朗克時間的上萬億億倍。


參考資料：
《環球網》10月19日文章《科學家測量出史上最短時間間隔 僅有247仄秒》

相關焦點

  • 科學家測出最短時間間隔,僅有247仄秒,這是種什麼樣的概念?
    科學家測出最短時間間隔，僅有247仄秒，這是種什麼樣的概念？對於我們人類來說，可能我們感知的最短的時間概念就是一秒鐘。一秒鐘之中可以發生很多的事情，比如蜜蜂一秒鐘扇動100次翅膀，子彈一秒內飛行100米，光速一秒鐘內飛行30萬公裡。
  • 科學家測得最短時間間隔,只有247仄秒!光速運動只能走過氫分子的距離
    導讀：在過去的幾十年裡，科學家已經能夠使用飛秒雷射脈衝來測量這些超短事件。但新的測量方法將其放大得更遠，相比之下，飛秒顯得很慢。
  • 科學家測得最短時間間隔，只有247仄秒
    導讀：在過去的幾十年裡，科學家已經能夠使用飛秒雷射脈衝來測量這些超短事件。但新的測量方法將其放大得更遠，相比之下，飛秒顯得很慢。研究人員發現，一個光子穿過一個氫分子的時間約為247仄秒。該團隊測量了一個光子在氫分子長度上移動所需的時間，發現它發生的時間僅為247仄秒，即2.47X10^-19秒。微觀世界蘊含著許多奧秘，不僅僅是因為萬物如此微小，還因為這一切發生的速度快得令人難以置信。
  • 科學家測量出史上最短時間單位:247仄秒 1秒對它來說像是億萬年
    原標題：科學家測量出史上最短時間單位：247仄秒，1秒對它來說像是億萬年 　　最近科學家已經測量出了歷史上最短的時間單位：一個光粒子穿過一個氫分子所需要的時間。
  • 科學家測量出史上最短時間單位:247仄秒,1秒對它來說像是億萬年
    最近科學家已經測量出了歷史上最短的時間單位:一個光粒子穿過一個氫分子所需要的時間。實際上，在日常生活中，我們通常以秒作為最小的計時單位，我們在一呼一吸之間所用的時間通常都有好幾秒。而在體育比賽中，比如百米賽跑所用的時間精確到1%秒。但這也並不是最小的時間單位，秒之後還有毫秒(ms)、微秒(µs)、納秒(ns)、皮秒(ps)、飛秒(fs)、阿秒(as)、仄秒(zs)。而最小的時間單位是普朗克時間，是光在真空裡飛過一個普朗克長度所需的時間，大約是5.4X10^-44秒，理論上這是最小的可測量時間間隔。但目前人類尚無法達到這一高度。
  • 物理突破,科學家測量到了有史以來最短的時間間隔
    簡化一下，就是一個輕粒子穿過一個氫分子所花費的時間，量化為齊普秒。1齊普秒 為10^(-21)秒。法蘭克福歌德大學的研究人員測量結果的示意圖，一個光子（黃色）穿過氫分子（兩個紅色原子核），這產生了研究人員測量到的幹涉圖樣。事實上，研究人員能夠測量光子穿過氫分子所需要的時間，他們自己測量的時間是247齊普秒。齊普秒是用絕對數字衡量的最短時間單位，相當於十億分之一秒的萬億分之一。
  • 有什麼用？
    有了時鐘後，人們就可以測出1秒的時間間隔了。德爾納和同事利用位於漢堡的Petra III 粒子加速器，精心設定了X射線的能量，用單個光子將氫分子中的兩個電子轟出，形成了一種可用冷靶反衝離子電子動量成像譜儀
  • 有什麼用?
    247仄秒，即2.47X10^-19秒，這是光子從氫分子中一個原子飛到另一個原子上所需的時間。 德爾納和同事利用位於漢堡的Petra III 粒子加速器，精心設定了X射線的能量，用單個光子將氫分子中的兩個電子轟出，形成了一種可用冷靶反衝離子電子動量成像譜儀（COLTRIMS）測量的幹涉圖樣，記錄了氫分子在整個相互作用過程中的幹涉圖樣和位置，精確計算出了光子從第一個氫原子飛到第二個氫原子之間的時間——247仄秒。
  • 宇宙爆炸的「瞬間」時間有多短?一秒鐘在它面前猶如上億年
    無可置否的是，時間對於任何人而言都是無比寶貴的，無法用金錢去衡量，也無法改變。一樣事物從它誕生起，它的時間就在單向地流逝著，也正因為如此，無論是人類還是宇宙的星辰都無法避免死亡的結局。在人們的日常生活當中，時間一直在不停地流失著，而對於人類這種富有感情的動物而言，一秒鐘可以很漫長，也可以很短暫，或許就是在一秒的時間內，一個人就跨越了生死。而在時間的所有概念中，除了時、分、秒以外，人們認為最小的時間刻度就是微秒，而人們常常用「一瞬間」這個詞來形容時間的短暫。
  • 太陽光從太陽到地球需要8分鐘,那麼在光子看來它花了多長時間?
    太陽與地球的平均距離為14960萬公裡，這也是天文學中對1個天文單位的標量值，根據光速每秒30萬公裡的數值，我們可以很容易計算出太陽光到達地球的時間為8.3分鐘，那麼實際上光子從產生到達地球的時間，遠遠不止這個數，要漫長得多。太陽內部的核聚變能夠激發氫元素核聚變反應需要非常高的溫度和壓力。
  • 有史以來最短的時間單位被科學家們記錄了下來
    幹涉圖稍微向右傾斜，研究人員可以計算出光子從一個原子到下一個原子的時間。科學家們測量了有史以來最短的時間單位：一個輕粒子穿過氫分子所需的時間。記錄在案的時間是247zeptoseconds。一個zeptosecond是十億分之一秒的萬億分之一，或者是一個小數點後跟21個零和1。
  • 科學家成功將光子拉長了1000倍！光子也能像橡皮筋一樣拉伸
    電子不管它是被困在地球上的實驗室裡，還是束縛在一些月球塵埃中的原子上，或者是從過熱噴流銀河系外黑洞射出的。然而在實踐證明中，能量、運動或位置的差異可以使區分兩個電子變得容易。測試像電子這樣的粒子相似性，一種方法是在相同時間和地點將它們聚集在一起，並尋找幹涉，即當粒子(也可以表現為像波)相遇時產生的量子效應。
  • 光子也能像橡皮筋一樣拉伸？科學家已將光子拉長了1000倍！
    電子不管它是被困在地球上的實驗室裡，還是束縛在一些月球塵埃中的原子上，或者是從過熱噴流銀河系外黑洞射出的。然而在實踐證明中，能量、運動或位置的差異可以使區分兩個電子變得容易。測試像電子這樣的粒子相似性，一種方法是在相同時間和地點將它們聚集在一起，並尋找幹涉，即當粒子(也可以表現為像波)相遇時產生的量子效應。
  • 測量到有史以來最短時間，它是十億分之一秒的萬億分之一
    137億年，是我們測得的最長時間，它也是宇宙的年齡。我們的太陽也有50億年的壽命了，地球上生命也存在了至少35億年。與這些相比，人類百年的壽命可謂是轉瞬即逝。當然，還有比這更短的時間單位。日常生活中，我們用到的最短時間單位為秒，但是在一些科學實驗中，秒已經不夠精確了，他們測量的是比秒小得多的納秒、皮秒、飛秒等。
  • 比可見光強百萬億倍:一群光子的奇幻漂流
    那麼，能量最高的光子可以高能到什麼程度呢？最近，中日合作的羊八井ASgamma實驗的探測器探測到來自蟹狀星雲方向的24個能量超過100萬億電子伏（100TeV）的超高能光子，其中能量最高的那個光子達到了450萬億電子伏（450TeV），是此前最高能量記錄（75TeV）的6倍，是可見光光子能量的百萬億倍。
  • 世界上最小的時間尺度是什麼？
    對氫分子的平均鍵長來說，一個光子穿過氫分子所需的時間是247仄科學家普遍認為，在已知物理學定律的尺度邊界上，最小的時間尺度是普朗克時間，約5.4×10*-44秒，也就是以真空光速通過普朗克長度（1.6×10*-35米）所用的時間
  • 科學家測出世界最短時間:274 仄秒
    ▲光子（黃色箭頭）在氫分子（紅色）的電子云中產生電子波，從而形成幹涉圖像（紫色白色相間部分）。該發現在 10 月 16 日發表於《科學》（Science），有望幫助科學家更好地理解化學過程。 據《科技日報》報導，該團隊用漢堡加速器設施電子同步加速器上的雷射源 PETRA Ⅲ 發出的 X 射線照射氫分子。 他們設定了 X 射線的能量，使一個光子能將兩個電子從氫分子中「剔出」。
  • 現在的宇宙溫度比100億年前還要高10倍
    宇宙如今的溫度比 100 億年前還要高 10 倍地球的溫度正逐漸地升高當中，這是眾所皆知且全人類得一起承擔和解決之事，不過現今有篇科學報導指出我們的宇宙其實也因引力塌縮在漸漸變熱，這項最新的研究發現，宇宙如今的溫度比100 億年前還要高約10 倍，並且隨著時間推移會一直加熱下去。