Перемещения в масштабе элементарных частиц происходят настолько быстро, что лишь единицы научных инструментов в мире позволяют их видеть, отслеживать и измерять. К таким инструментам можно отнести новое устройство, разработанное учеными из Мичиганского университета. Это устройство, получившее название "атточасы", позволяет делать снимки движения электронов в масштабе единиц аттосекунд, квинтиллионных долей секунды.
Для того, чтобы понять масштаб этой величины, следует указать, что количество аттосекунд в одной секунде больше почти в два раза, чем количество секунд, прошедших с момента Большого Взрыва по настоящее время, т.е. за 13.7 миллиардов лет.
Само устройство "атточасов" весьма сложное, но принцип его работы достаточно прост. В нем используются два световых импульса с различными энергиями. Первый импульс инфракрасного диапазона выбивает свободные электроны из полупроводникового материала. Затем второй и более низкоэнергетический импульс терагерцового излучения ускоряет и посылает электроны по траекториям, заканчивающимся лобовым столкновением.
При лобовых столкновениях двух разогнанных электронов возникают вспышки света и определяется точный момент каждой из вспышек. Это, в свою очередь, позволяет "осветить" некоторые виды квантовых взаимодействий и другие детали происходящих процессов.
"Мы используем два импульса света. Энергия первого импульса равна энергии перехода электрона на высокий энергетический уровень, а вторым импульсом мы вызываем изменение состояния электрона" - пишут исследователи, - "При всем этом мы фиксируем, как оба события изменяют квантовое состояние электрона и как они влияют на его волновую функцию, неразрывно связанную с течением времени".
Конечно, созданные учеными "атточасы" являются узкоспециализированным устройством, ориентированным лишь на изучение динамики движения электронов. Но, со слов ученых, все это позволит продвинуть намного вперед наше понимание того, как электроны перемещаются, ведут себя и взаимодействуют друг с другом в среде различных материалов. А эти знания, в свою очередь, могут быть использованы в разработке электроники и микропроцессоров следующих поколений, квантовых компьютеров и многого другого.