Впервые физики смогли наблюдать и измерять квантовый прыжок.

Когда свет падает на определенные материалы, электроны высвобождаются с поверхности. Альберт Эйнштейн первым объяснил это явление в 1905 году, когда говорил о «легких квантах» - наименьших единицах света, которые мы сегодня называем фотонами.В крошечных долях секунды электрон материала поглощает фотон, «прыгает» в другое состояние и покидает поверхность. Этот «фотоэффект» настолько быстр, что до сих пор он в основном считался мгновенным. Однако теперь стало возможным наблюдать такой процесс и точно измерять его продолжительность.

<< ---- «««««««×»»»»»»» ---- >>

Фотоэлектрический эффект играет важную роль во многих технических областях, например, в солнечных батареях или при преобразовании данных с волоконно-оптического кабеля в электрические сигналы. Это происходит по шкале времени в аттосекундном диапазоне - аттосекунд - миллиардная миллиарда секунды. С помощью ультракоротких лазерных импульсов в последние годы стало возможным впервые получить представление о сроках таких эффектов, Однако до сих пор было возможно определить разницу во времени, но не абсолютную продолжительность, потому что очень сложно найти «часы», которые начинают тикать именно в начале квантового скачка. Именно это стало возможным благодаря сочетанию нескольких экспериментов, компьютерного моделирования и теоретических расчетов.

<< ----«««««««×»»»»»»»---- >>

Для этого ученым приходилось идти шаг за шагом: для того, чтобы иметь абсолютную, точно калиброванную опорную шкалу, они сначала изучали электроны, вырванные из атомов гелия лазерными импульсами.Затем атомы гелия использовались в качестве опорных часов. Во втором эксперименте сравнивали фотоэмиссию гелия и йода, таким образом, калибруя «часы йода». Наконец, на третьем и последнем шаге можно было использовать атомы йода для изучения фотоэмиссии электронов с поверхности вольфрама - эффект, который команда хотела измерить. Атомы йода осаждались на поверхность вольфрама, а затем ударяли ультракороткими лазерными импульсами. Теперь атомы йода служили опорными часами, с помощью которых можно было измерять фотоэмиссию с поверхности вольфрама.

<< ----«««««««×»»»»»»»---- >>

В качестве стартового сигнала, с которого начинается процесс, используется ультракороткий лазерный импульс. Электроны высвобождаются из своих атомов и «прыгают» в другое квантовое состояние, в котором они могут достигать поверхности вольфрама и уходить. Длительность процесса фотоэмиссии зависит от начального состояния электронов. Он варьируется от 100 аттосекунд для электронов от внутренних оболочек атомов вольфрама до 45 аттосекунд для электронов зоны проводимости, которые в среднем проходят финишную линию быстрее.
<< ----«««««««×»»»»»»»---- >>

Но, конечно, цель исследовательского проекта - не просто измерение продолжительности квантового эффекта. Это захватывающая область исследований, которая дает замечательные новые идеи - например, в физику поверхности и в процессы переноса электронов внутри материалов, дает возможность изучить важные физические процессы с точностью, которая была бы немыслима несколько лет назад.