พัลส์ของแอตโตวินาทีเผยให้เห็นความลับของการหน่วงเวลา

พัลส์แอตโตวินาทีเผยความลับของการหน่วงเวลา
นักวิทยาศาสตร์ในสหรัฐอเมริกา ด้วยความช่วยเหลือของพัลส์แอตโตวินาที ได้เปิดเผยข้อมูลใหม่เกี่ยวกับเอฟเฟกต์โฟโตอิเล็กทริค: ที่การปล่อยตาแมวความล่าช้าสูงถึง 700 อัตโตวินาที ซึ่งยาวนานกว่าที่คาดไว้มาก งานวิจัยล่าสุดนี้ท้าทายแบบจำลองทางทฤษฎีที่มีอยู่ และช่วยให้เข้าใจปฏิสัมพันธ์ระหว่างอิเล็กตรอนอย่างลึกซึ้งยิ่งขึ้น ซึ่งนำไปสู่การพัฒนาเทคโนโลยี เช่น เซมิคอนดักเตอร์และเซลล์แสงอาทิตย์
เอฟเฟกต์โฟโตอิเล็กทริกหมายถึงปรากฏการณ์ที่เมื่อแสงส่องไปยังโมเลกุลหรืออะตอมบนพื้นผิวโลหะ โฟตอนจะมีปฏิกิริยากับโมเลกุลหรืออะตอมและปล่อยอิเล็กตรอนออกมา ผลกระทบนี้ไม่ได้เป็นเพียงรากฐานที่สำคัญประการหนึ่งของกลศาสตร์ควอนตัมเท่านั้น แต่ยังมีผลกระทบอย่างลึกซึ้งต่อฟิสิกส์ เคมี และวัสดุศาสตร์สมัยใหม่อีกด้วย อย่างไรก็ตาม ในสาขานี้ สิ่งที่เรียกว่าเวลาหน่วงการปล่อยแสงเป็นหัวข้อที่ถกเถียงกัน และแบบจำลองทางทฤษฎีต่างๆ ได้อธิบายเรื่องนี้ในระดับที่แตกต่างกัน แต่ไม่มีการสร้างฉันทามติที่เป็นเอกภาพ
เนื่องจากสาขาวิทยาศาสตร์ของอัตโตวินาทีได้รับการปรับปรุงอย่างมากในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา เครื่องมือที่เกิดขึ้นใหม่นี้จึงนำเสนอวิธีการที่ไม่เคยมีมาก่อนในการสำรวจโลกด้วยกล้องจุลทรรศน์ ด้วยการวัดเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นในช่วงเวลาที่สั้นมากอย่างแม่นยำ นักวิจัยจึงสามารถรับข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับพฤติกรรมไดนามิกของอนุภาคได้ ในการศึกษาล่าสุด พวกเขาใช้ชุดของพัลส์รังสีเอกซ์ความเข้มสูงที่สร้างโดยแหล่งกำเนิดแสงที่สอดคล้องกันที่ Stanford Linac Center (SLAC) ซึ่งกินเวลาเพียงหนึ่งในพันล้านของวินาที (attosecond) เพื่อทำให้แกนอิเล็กตรอนแตกตัวเป็นไอออนและ “เตะ” ออกจากโมเลกุลที่ตื่นเต้น
เพื่อวิเคราะห์วิถีโคจรของอิเล็กตรอนที่ปล่อยออกมาเหล่านี้เพิ่มเติม พวกเขาใช้ความตื่นเต้นเป็นรายบุคคลพัลส์เลเซอร์เพื่อวัดเวลาการปล่อยอิเล็กตรอนในทิศทางต่างๆ วิธีนี้ช่วยให้พวกเขาสามารถคำนวณความแตกต่างที่มีนัยสำคัญระหว่างช่วงเวลาต่างๆ ที่เกิดจากปฏิสัมพันธ์ระหว่างอิเล็กตรอนได้อย่างแม่นยำ โดยยืนยันว่าความล่าช้าอาจสูงถึง 700 อัตโตวินาที เป็นที่น่าสังเกตว่าการค้นพบนี้ไม่เพียงแต่ยืนยันสมมติฐานก่อนหน้านี้บางส่วนเท่านั้น แต่ยังทำให้เกิดคำถามใหม่ ทำให้ทฤษฎีที่เกี่ยวข้องจำเป็นต้องได้รับการตรวจสอบและปรับปรุงใหม่
นอกจากนี้ การศึกษายังเน้นย้ำถึงความสำคัญของการวัดและการตีความการหน่วงเวลาเหล่านี้ ซึ่งมีความสำคัญต่อการทำความเข้าใจผลการทดลอง ในด้านผลึกโปรตีน การสร้างภาพทางการแพทย์ และการใช้งานที่สำคัญอื่นๆ ที่เกี่ยวข้องกับอันตรกิริยาของรังสีเอกซ์กับสสาร ข้อมูลเหล่านี้จะเป็นพื้นฐานที่สำคัญสำหรับการปรับวิธีการทางเทคนิคให้เหมาะสมและปรับปรุงคุณภาพการถ่ายภาพ ดังนั้น ทีมงานจึงวางแผนที่จะสำรวจไดนามิกทางอิเล็กทรอนิกส์ของโมเลกุลประเภทต่างๆ ต่อไป เพื่อเปิดเผยข้อมูลใหม่เกี่ยวกับพฤติกรรมทางอิเล็กทรอนิกส์ในระบบที่ซับซ้อนมากขึ้น และความสัมพันธ์กับโครงสร้างโมเลกุล ซึ่งเป็นการวางรากฐานข้อมูลที่มั่นคงมากขึ้นสำหรับการพัฒนาเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้อง ในอนาคต.