Individuata più breve unità di tempo mai misurata, ecco gli zeptosecondi

Rappresentazione schematica di ciò che hanno misurato i ricercatori dell'Università Goethe di Francoforte: un fotone (giallo) attraversa la molecola di idrogeno (due nuclei in rosso) e ciò crea un modello di interferenza che i ricercatori hanno misurato (credito: Sven Grundmann, Università Goethe , Francoforte)

È l’unità di tempo più breve che è stata possibile misurare quella individuata nel corso di un esperimento di un team di ricercatori, guidato da Reinhard Dörner dell’Università di Goethe, Germania.
I ricercatori sono riusciti infatti a misurare il tempo che uno fotone ci mette per attraversare una molecola di idrogeno, un tempo che essi stessi hanno misurato in 247 zeptosecondi. Proprio lo zeptosecondo è l’unità di misura temporale misurata più breve in assoluto ed equivale ad un trilionesimo di miliardesimo di secondo. Esistono poi unità di tempo ancora più brevi ma che sono state formulate solo a livello concettuale e mai misurate in laboratorio; tra di esse la più breve è il cosiddetto “tempo di Planck”.

Zeptosecondo, ancora più breve del femtosecondo

Già nel 2016 i ricercatori erano riusciti ad individuare un lasso di tempo di 850 zeptosecondi e da allora in fisica si è cominciato a parlare di zeptosecondo, un bel passo avanti rispetto al femtosecondo che equivale ad un milionesimo di miliardesimo di secondo.
Come gli stessi ricercatori lasciano intendere, i femtosecondi, ideali per misurare il tempo di rottura e di formazione dei legami chimici, non sono più sufficienti per misurare invece il tempo che impiega la luce per attraversare una particella, in questo caso una singola molecola di idrogeno.
Dörner e colleghi ci hanno provato e ci sono riusciti grazie allo strumento raggi X del PETRA III situato al Deutsches Elektronen-Synchrotron (DESY), un acceleratore di particelle di Amburgo.

Quanto tempo impiega un fotone per attraversare una molecola di idrogeno?

L’esperimento ha visto il singolo fotone attraversare la molecola di idrogeno e far rimbalzare i due elettroni fuori dalla loro orbita. Questa interazione ha provocato un modello d’onda denominato modello di interferenza che i ricercatori sono riusciti a misurare tramite il microscopio a reazione denominato Cold Target Recoil Ion Momentum Spectroscopy (COLTRIMS).
Si tratta di un rilevatore di particelle che può registrare eventi molecolari e submolecolari molto veloci.

In tutto ha impiegato 247 zeptosecondi

Nello specifico i ricercatori, come spiega Sven Grundmann, uno degli autori dello studio nonché ricercatore dell’Università di Rostock, Germania, hanno usato l’interferenza delle onde elettroniche per calcolare il tempo che il fotone ha impiegato per raggiungere il primo atomo di idrogeno e poi il secondo atomo della molecola di idrogeno. In tutto ha impiegato 247 zeptosecondi che sostanzialmente può essere considerata come la velocità della luce per attraversare tutta la molecola.

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