Фізики створили рекордно швидкий мікроскоп для спостереження за електронами

Найшвидший мікроскоп тепер ловить час у квінтильйонну частку секунди.Субатомний світ важко побачити не лише тому, що він неймовірно малий, а й тому, що він супершвидкий. Фізики з Університету Аризони розробили найшвидший у світі електронний мікроскоп, щоб фіксувати події, які тривають лише одну квінтильйонну секунди. Наукова стаття з описом вийшла в Science Advances.Хороша фотокамера з витримкою в мілісекунди (тисячні частки секунди) може зробити чіткий знімок людини, що біжить. Але найшвидші «камери» у світі – просвічувальні електронні мікроскопи – можуть зафіксувати події в масштабі аттосекунд, тобто «фотографії електронів, що біжать. Аттосекунда – це одна квінтильйонна секунди. В одній секунді буде стільки ж аттосекунд, скільки секунд у 31,7 мільярда років – більш ніж удвічі більше, аніж існує Всесвіт.Попередні спроби закарбувати події на такому масштабі часу вдавалося скоротити до 43 аттосекунд, що дослідники на той час називали «найкоротшою спостережуваною подією, коли-небудь створеною людством». Тепер учені пішли ще далі, заморозивши час лише на одній аттосекунді.Нова робота ґрунтується на дослідженнях П’єра Агостіні, Ференца Крауса та Анн Л’Юйєр, які згенерували перші світлові імпульси, досить короткі для вимірювання в аттосекундах. Це принесло Нобелівську премію з фізики 2023 року.Для нового дослідження вчені розробили те, що вони називають «аттомікроскопом». Спочатку імпульс ультрафіолетового світла вистрілюється у фотокатод, який вивільняє надшвидкі електрони всередині аттомікроскопа. Потім лазерний імпульс розділяється на два промені, які посилаються в електрони, що рухаються через мікроскоп. Один із цих променів поляризований, і вони приходять трохи в різний час.Використовуючи цю техніку, команда змогла згенерувати електронні імпульси тривалістю всього в одну аттосекунду, що дало їм змогу спостерігати надшвидкий рух електронів, який було неможливо побачити.Прорив може мати застосування у квантовій фізиці, хімії та біології.«Ми всі хочемо бачити рух електронів. Вперше ми можемо бачити частину електрона в русі», – сказав Мохаммед Хассан, керівник дослідження.