Для наблюдения за процессом использовались сверхкороткие рентгеновские импульсы продолжительностью в аттосекунды — одну квинтиллионную долю секунды. Генерировал импульсы лазер на свободных электронах, а роль «часов» для измерения момента вылета частицы играл инфракрасный лазер: вращающееся электрическое поле фиксировало точный момент, когда электрон покидал атом.
Результат обескуражил исследователей. Прежде физики считали, что вылет электрона происходит мгновенно, однако эксперимент показал обратное: процесс растянут во времени и определяется сложными взаимодействиями внутри атома. Реальная задержка оказалась почти вдвое больше предсказанного теорией значения. Причина расхождения — взаимодействие электронов внутри атома или молекулы. Рентгеновское излучение открывает доступ к так называемым остовным электронам, расположенным близко к ядру: именно они чрезвычайно чувствительны к влиянию соседних частиц.
Открытие ставит под сомнение устоявшиеся теоретические модели. Электроны не движутся независимо — через электрические силы каждый влияет на остальных, и эти взаимодействия определяют поведение полупроводников, ход химических реакций, свойства квантовых материалов и наноструктур. Более точное понимание процессов, по данным исследователей, откроет путь к совершенствованию квантовой физики и позволит точнее предсказывать свойства новых материалов.
По мере развития инструментов сверхбыстрых измерений учёные смогут заглядывать в микромир с растущей точностью — и применять полученные знания в медицине, материаловедении и квантовых технологиях.