Как «заморозить» время: ученые уже знают ответ

Субатомный мир сложно изобразить, и не только по причине его микроскопических размеров, но и по причине высокой скорости. Однако специалистам из Университета Аризоны удалось создать уникальный электронный микроскоп, самый быстрый в мире на сегодняшний день, которые позволяет фиксировать события, длящиеся даже не секунду, а одну квинтиллионную долю секунды.

Наиболее быстрые «камеры» в мире — это электронные просвечивающие микроскопы, которые способны фиксировать события в масштабе аттосекунд. К примеру, это могут быть фото бегущих электронов. Аттосекунда — это одна квинтиллионная секунды, и по сравнению с ней миллисекунда (тысячная доля секунды) — это практически вечность.

Если масштаб увеличить, то в одной секунде будет столько аттосекунд, сколько секунд за 31,7 миллиарда лет — то есть, более чем в два раза дольше, чем существует Вселенная.

Попытки зафиксировать события в соответствующем масштабе времени предпринимались и ранее, однако результатом были 43 аттосекунд. Тогда их назвали «самым коротким контролируемым событием, когда-либо созданным человечеством». Американским специалистам удалось сократить время «замораживания» до одной аттосекунды.

Работа ученых основана на исследованиях Пьера Агостини, Ференца Крауша и Энн Л’Юильер. В свое время они генерировали первые световые импульсы, очень короткие, как минимум, для того чтобы их можно было измерить за аттосекунды. Это исследование обеспечило ученым в 2023 году Нобелевскую премию по физике.

Исследователи утверждают, что открытие может получить применение в квантовой физике, химии, а также в биологии.

«Улучшение временного разрешения внутри электронных микроскопов давно ожидалось и находилось в центре внимания многих исследовательских групп, потому что все мы хотим видеть движение электронов, — подчеркивает Мохаммед Хассан, автор исследования. — Эти движения происходят за аттосекунды. Но теперь, впервые, мы можем достичь аттосекундного временного разрешения с помощью нашего электронного просвечивающего микроскопа — и мы придумали термин „аттомикроскопия“. Впервые мы можем видеть частицы электрона в движении».