Článek
Jinak řečeno, tato časová škála je tak krátká, že za pouhou sekundu proběhne více attosekund, než kolik jich bylo v historii vesmíru.Tento svět je pro vědu tak důležitý, že fyzici, kteří vyvinuli metodu pro analýzu těchto attosekundových pohybů, získali loni Nobelovu cenu.
Aby však vědci skutečně pochopili interakce mezi částicemi a ionizujícím zářením v subatomárním světě, potřebují zachytit atomové reakce v těchto neuvěřitelně krátkých časových intervalech.
Podle výsledků studie zveřejněných ve čtvrtek v časopise Science, nyní vědci z USA a Německa využili Linac Coherent Light Source LCLS (Zdroj koherentního světla Linac), který se nachází v SLAC Národní laboratoři pro urychlovače v Kalifornii, k zachycení excitací rentgenového záření na úrovni attosekund v kapalné vodě, v podstatě k zachycení zmrazeného snímku okamžiku, kdy elektron zažil energetickou odezvu, ale dříve, než atomy vodíku a kyslíku stihly zareagovat.
„Až dosud mohli radiační chemici řešit události pouze v pikosekundovém časovém měřítku, milionkrát pomalejším než attosekunda,“ uvedla v tiskovém prohlášení Linda Youngová z Národní laboratoře Argonne a spoluautorka studie. „Je to něco jako říct: „Narodil jsem se a pak jsem zemřel.“ Chtěli byste vědět, co se stane mezi tím. To je to, co jsme nyní schopni udělat.“
Technika použitá k dosažení tohoto neuvěřitelného výkonu je to, co se nazývá “ rentgenová attosekundová transientní absorpční spektroskopie“ nebo AX-ATAS. Tento přístup využívá dva rentgenové pulsy. Jeden pro excitaci molekul vody a druhý pro záznam reakce hmoty na ionizující záření. Podle německé skupiny Deutsches Elektronen-Synchrotron (DESY), jejíž výzkumníci se podíleli na studii, byla voda použita jako testovací objekt, protože její rozložení elektronů vytváří dva elektrické póly, což jí umožňuje spojovat se s jinými molekulami v nezbytném životním procesu zvaném „vodíková vazba“.
„A hned při našem prvním experimentu to fungovalo!“ řekl v tiskové zprávě Shuai Li z Národní laboratoře Argonne, spoluautor studie. „Ale signál, který jsme zachytili v datech, byl ‚spletitý‘.“ Ukazuje se, že v tomto přechodném snímku jsme zkoumali tolik kvantových stavů, že jsme museli vyvinout zcela novou metodu výpočetní analýzy, abychom porozuměli datům.
DESY úspěšně modeloval reakci vody na rentgenové paprsky a potvrdil, že byly zachyceny v attosekundových časových osách. Poté, s využitím superpočítače Hyak z Washingtonské univerzity, byl tým schopen „[poskytnout] klíčový pokrok v kvantovém v ultrarychlé chemické transformace s výjimečnou přesností a detaily na atomové úrovni,“ řekl Li.
Nejenže tento výzkum poskytne fyzikům zcela nový attosekundový pohled na kvantovou chemii, ale také poskytne hlubší pohled na oblasti, kde je kontakt s ionizujícím zářením běžný, zejména při cestování vesmírem, léčbě rakoviny a jaderných reaktorech.
Pohledu lidské vědy nyní neuniknou ani attosekundové životy atomových reakcí.
Vědecký zdroj: DOI: 10.1126/science.adn6059
