พัลส์อัตโตวินาทีเผยความลับของการหน่วงเวลา

พัลส์อัตโตวินาทีเปิดเผยความลับของการหน่วงเวลา
นักวิทยาศาสตร์ในสหรัฐฯ ได้เปิดเผยข้อมูลใหม่เกี่ยวกับพัลส์อัตโตวินาทีด้วยความช่วยเหลือของปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กทริก: เดอะการแผ่รังสีโฟโตอิเล็กทริกความล่าช้าอยู่ที่ 700 แอตโตวินาที ซึ่งนานกว่าที่คาดการณ์ไว้มาก งานวิจัยล่าสุดนี้ท้าทายแบบจำลองทางทฤษฎีที่มีอยู่ และมีส่วนช่วยให้เข้าใจปฏิสัมพันธ์ระหว่างอิเล็กตรอนได้อย่างลึกซึ้งยิ่งขึ้น ซึ่งนำไปสู่การพัฒนาเทคโนโลยีต่างๆ เช่น สารกึ่งตัวนำและเซลล์แสงอาทิตย์
ปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กทริก หมายถึงปรากฏการณ์ที่เมื่อแสงส่องลงบนโมเลกุลหรืออะตอมบนพื้นผิวโลหะ โฟตอนจะทำปฏิกิริยากับโมเลกุลหรืออะตอมและปลดปล่อยอิเล็กตรอน ปรากฏการณ์นี้ไม่เพียงแต่เป็นรากฐานสำคัญของกลศาสตร์ควอนตัมเท่านั้น แต่ยังส่งผลกระทบอย่างลึกซึ้งต่อฟิสิกส์ เคมี และวัสดุศาสตร์สมัยใหม่อีกด้วย อย่างไรก็ตาม ในสาขานี้ เวลาหน่วงการปลดปล่อยโฟโตอิเล็กทริก (photoemission delay time) ยังคงเป็นประเด็นถกเถียง และแบบจำลองทางทฤษฎีต่างๆ ได้อธิบายปรากฏการณ์นี้ในระดับที่แตกต่างกัน แต่ก็ยังไม่มีข้อสรุปที่เป็นเอกฉันท์
ในขณะที่สาขาวิทยาศาสตร์อัตโตวินาทีได้รับการพัฒนาขึ้นอย่างมากในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา เครื่องมือใหม่นี้จึงเป็นแนวทางที่ไม่เคยมีมาก่อนในการสำรวจโลกจุลภาค ด้วยการวัดเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นในช่วงเวลาที่สั้นมากอย่างแม่นยำ นักวิจัยจึงสามารถได้รับข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับพฤติกรรมพลวัตของอนุภาค ในการศึกษาล่าสุด พวกเขาใช้ชุดพัลส์รังสีเอกซ์ความเข้มสูงที่ผลิตโดยแหล่งกำเนิดแสงโคฮีเรนต์ที่ศูนย์ Stanford Linac Center (SLAC) ซึ่งใช้เวลาเพียงหนึ่งในพันล้านวินาที (อัตโตวินาที) เพื่อทำให้อิเล็กตรอนแกนกลางแตกตัวเป็นไอออนและ “เตะ” โมเลกุลที่ถูกกระตุ้นออก
เพื่อวิเคราะห์เส้นทางของอิเล็กตรอนที่ถูกปลดปล่อยเหล่านี้เพิ่มเติม พวกเขาใช้การกระตุ้นทีละตัวพัลส์เลเซอร์เพื่อวัดเวลาการปลดปล่อยอิเล็กตรอนในทิศทางต่างๆ วิธีนี้ช่วยให้สามารถคำนวณความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญระหว่างโมเมนต์ต่างๆ ที่เกิดจากอันตรกิริยาระหว่างอิเล็กตรอนได้อย่างแม่นยำ ซึ่งยืนยันว่าความล่าช้าอาจสูงถึง 700 อัตโตวินาที การค้นพบนี้ไม่เพียงแต่ยืนยันสมมติฐานเดิมบางส่วนเท่านั้น แต่ยังก่อให้เกิดคำถามใหม่ๆ ซึ่งทำให้ทฤษฎีที่เกี่ยวข้องจำเป็นต้องได้รับการตรวจสอบและแก้ไขอีกครั้ง
นอกจากนี้ การศึกษานี้ยังเน้นย้ำถึงความสำคัญของการวัดและตีความความล่าช้าเหล่านี้ ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการทำความเข้าใจผลการทดลอง ในงานผลึกศาสตร์โปรตีน การถ่ายภาพทางการแพทย์ และการประยุกต์ใช้ที่สำคัญอื่นๆ ที่เกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาระหว่างรังสีเอกซ์กับสสาร ข้อมูลเหล่านี้จะเป็นพื้นฐานสำคัญสำหรับการปรับปรุงวิธีการทางเทคนิคให้เหมาะสมที่สุดและปรับปรุงคุณภาพการถ่ายภาพ ดังนั้น ทีมงานจึงวางแผนที่จะสำรวจพลวัตอิเล็กทรอนิกส์ของโมเลกุลประเภทต่างๆ อย่างต่อเนื่อง เพื่อเปิดเผยข้อมูลใหม่เกี่ยวกับพฤติกรรมอิเล็กทรอนิกส์ในระบบที่ซับซ้อนยิ่งขึ้น และความสัมพันธ์กับโครงสร้างโมเลกุล ซึ่งจะเป็นการวางรากฐานข้อมูลที่แข็งแกร่งยิ่งขึ้นสำหรับการพัฒนาเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องในอนาคต