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

2021-01-18 東方財富網

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。

　　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。

　　在遠古時期，人類首先依靠日出日落來計時，有了沙漏等計時器後，可以將時間精確到分；到了現代，鐘錶的出現讓我們知曉秒的存在，而隨著現代高科技的迅猛發展，人類已經可以測量更短的時間間隔。

　　1999年因「利用飛秒分光分析研究化學反應遷移狀態」的傑出貢獻，美國化學獎艾哈邁德·哈桑·澤韋爾獨享當年的諾貝爾化學獎。值得一提的是，飛秒是秒的百萬分之一。2016年，研究人員在《自然物理》(Nature Physics)雜誌上發表報告稱，他們使用雷射來測量時間，測量到了最短的時間間隔--850仄秒(一仄秒是10^-21秒)。

　　而最近，科學家測量出了比這更小的時間間隔，即一個光粒子穿過一個氫分子所需要的時間，為是247仄秒(zeptossecond)。

　　化學鍵的斷裂和形成需要用飛秒計算，而光穿過一個氫分子則需要用仄秒計算。為了測量這一轉瞬即逝的時刻，德國歌德大學的物理學家Reinhard Drner和他的同事們從德國電力同步加速器(Deutsches Elektronen-Synchrotron，一個位於漢堡的粒子加速器)的PETRA III上拍攝X射線。

　　研究人員設置了X射線的能量，使單個光子或光粒子從氫分子中撞擊出兩個電子。(一個氫分子由兩個質子和兩個電子組成。)光子先把一個電子彈出，接著彈出另一個。這些相互作用產生了一種被稱為幹涉圖案的波，Drner和他的同事可以用一種叫做冷目標反衝離子動量光譜(COLTRIMS)反應顯微鏡的工具來測量。這個工具本質上是一個非常敏感的粒子探測器，可以記錄極快的原子和分子反應。COLTRIMS顯微鏡記錄了幹涉模式和整個相互作用過程中氫分子的位置。

　　研究人員稱：「由於我們知道了氫分子的空間分布，因此我們使用了兩個電子波的幹擾來精確計算光子何時到達第一個電子以及何時到達第二個電子。」

　　最終測量的時間為247仄秒，該測量實質上是捕獲分子中光的速度。研究人員還表示：「我們第一次觀察到，分子中的電子殼層不會同時在任意地方對光發生反應。之所以會出現時間延遲，是因為分子內的信息僅以光速傳播。」

（文章來源：前瞻網）

(責任編輯：DF381)

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