Các nhà khoa học đã đo được khoảng thời gian nhỏ nhất từ trước đến nay

Nhà vật lý Reinhard Dörner từ Đại học Goethe (Đức) và cộng sự đã đo được khoảng thời gian nhỏ nhất từ trước đến nay. Khoảng thời gian được ghi nhận là 247 zs (zepto giây), trong đó 1zs tương đương 10^-21s, tương đương hạt ánh sáng đi qua một phân tử hydro.

Để đo được thời gian này, các nhà khoa học đã bắn tia X từ PETRA III - một chiếc máy gia tốc hạt. Họ đã điều chỉnh năng lượng của tia X để một proton (hạt ánh sáng) lần lượt đẩy 2 electron khỏi phân tử hydro. Nếu bạn chưa biết thì một phân tử hydro gồm 2 proton và 2 electron. Tương tác này tạo ra sóng giao thoa.

Các nhà khoa học đã dùng một một máy dò hạt siêu nhạy gọi là Kính hiển vi Phản lực Mô-men xoắn Ion Bắn Mục tiêu Lạnh (COLTRIMS) để đo sóng giao thoa đó. COLTRIMS có thể ghi lại các phản ứng nguyên tử và phân tử trong thời gian cực nhanh, thậm chí cả hình ảnh giao thoa và vị trí các phân tử hydro trong suốt quá trình tương tác.

Sven Grundmann, đồng tác giả nghiên cứu tại Đại học Rostock (Đức) cho biết, họ có thể biết được định hướng không gian của phân tử hydro. Dựa vào điều này các nhà khoa học đã sử dụng hiệu ứng giao thoa của 2 sóng điện tử để tính toán chính xác thời điểm proton tương tác với nguyên tử hydro thứ nhất và thứ hai.

Về cơ bản, phép đo này chính là đo tốc độ ánh sáng trong phân tử. Và con số 247zs là khoảng thời gian đã được tính thêm độ trễ dựa vào khoảng cách giữa các nguyên tử hydro trong phân tử tại thời điểm proton di chuyển.

Trong ảnh trên: Nhờ đám mây electron (màu xám) của phân tử hydro (màu đỏ), hạt ánh sáng gọi là proton (màu vàng) đã tạo ra sóng điện tử. Sóng giao thoa (màu trắng tím) là kết quả của những tương tác giúp các nhà khoa học tính toán thời gian để proton đi từ nguyên tử này sang nguyên tử khác.

Để các liên kết hóa học bị phá vỡ và hình thành cần đến vài fs (femto giây, 1fs = 10^-15s) nhưng để ánh sáng truyền qua một phân tử hydro (H2) thì chỉ mất vài zs.