سرعت اتوثانیه چقدر است؟

جایزه نوبل فیزیک سال ۲۰۲۳ به سه دانشمند به خاطر تحقیقاتشان در مورد اتوثانیه اهدا شد، که می‌تواند منجر به پیشرفت‌هایی در الکترونیک و شیمی شود.

سه دانشمند پیر آگوستینی، فرنس کراوس و آن لوئیلیه جایزه نوبل فیزیک ۲۰۲۳ را دریافت کردند. عکس: CNN — سه دانشمند پیر آگوستینی، فرنس کراوس و آن لوئیلیه جایزه نوبل فیزیک ۲۰۲۳ را دریافت کردند. عکس: *CNN*

آکادمی سلطنتی علوم سوئد اعلام کرد که دانشمندان پیر آگوستینی (۵۵ ساله)، فرنس کراوس (۶۱ ساله) و آن لوئیلیه (۶۵ ساله) به دلیل روش‌های تجربی خود که به ایجاد پالس‌های نوری آتوثانیه برای مطالعه دینامیک الکترون در ماده کمک می‌کند، ساعت ۴:۴۵ بعد از ظهر سوم اکتبر (به وقت هانوی ) جایزه نوبل فیزیک ۲۰۲۳ را دریافت می‌کنند.

کار آنها با لیزر، ابزارهایی را برای مشاهده و احتمالاً حتی کنترل الکترون‌ها در اختیار دانشمندان قرار می‌دهد. این امر می‌تواند منجر به پیشرفت‌هایی در بسیاری از زمینه‌ها، مانند الکترونیک و شیمی، شود.

یک آتوثانیه معادل یک میلیاردم یک میلیاردم ثانیه است. به بیان ساده‌تر، تعداد آتوثانیه‌ها در یک ثانیه معادل تعداد ثانیه‌ها در کل تاریخ ۱۳.۸ میلیارد ساله جهان است. به گفته هانس یاکوب وورنر، محققی در موسسه فناوری فدرال سوئیس (ETH زوریخ)، آتوثانیه کوتاه‌ترین دوره زمانی است که بشر می‌تواند مستقیماً اندازه‌گیری کند.

توانایی عملکرد در این بازه زمانی بسیار مهم است زیرا این سرعتی است که الکترون‌ها - اجزای حیاتی یک اتم - با آن کار می‌کنند. برای مثال، ۱۵۰ آتوثانیه طول می‌کشد تا یک الکترون به دور هسته اتم هیدروژن بچرخد.

این بدان معناست که مطالعه‌ی آتوثانیه به دانشمندان اجازه می‌دهد تا به فرآیندی بنیادی دسترسی پیدا کنند که قبلاً فراتر از دسترس آنها بود. به گفته‌ی ورنر، تمام دستگاه‌های الکترونیکی تحت تأثیر حرکت الکترون‌ها قرار دارند و محدودیت سرعت فعلی نانوثانیه است. اگر ریزپردازنده‌ها به آتوثانیه تبدیل شوند، پردازش اطلاعات یک میلیارد برابر سریع‌تر امکان‌پذیر خواهد شد.

یک اتم از هسته ای تشکیل شده است که از پروتون ها و نوترون هایی تشکیل شده است که به دور الکترون ها می چرخند. عکس: Rost-9D/Getty — یک اتم از هسته ای متشکل از پروتون ها و نوترون ها تشکیل شده است که توسط الکترون ها احاطه شده است. (تصویر: *Rost-9D/Getty)*

فیزیکدان سوئدی فرانسوی الاصل، آن لوئیلیه، اولین کسی بود که ابزاری را کشف کرد که دنیای اتوثانیه را برای ما آشکار می‌کرد. این ابزار از لیزرهای پرقدرت برای تولید پالس‌های نوری در فواصل بسیار کوتاه استفاده می‌کند.

فرانک لپین، محققی در موسسه نور و ماده فرانسه که پیش از این با لوئیلیه همکاری داشته است، این ابزار را مانند فیلمی توصیف می‌کند که برای الکترون‌ها ساخته شده است. او آن را با کار دو فیلمساز پیشگام فرانسوی - برادران آگوست و لویی لومیر - مقایسه می‌کند که با گرفتن مجموعه‌ای از عکس‌ها صحنه‌هایی را ساختند. به گفته جان تیش، استاد فیزیک لیزر در کالج امپریال لندن، این ابزار مانند دستگاهی با پالس‌های بسیار سریع نور است که می‌توان آن را به مواد تاباند تا اطلاعاتی در مورد واکنش‌های آنها در طول زمان جمع‌آوری کند.

هر سه برنده دیروز، پیش از این رکورد جهانی کوتاه‌ترین پالس نوری را در اختیار داشتند. در سال ۲۰۰۱، یک تیم تحقیقاتی به رهبری دانشمند فرانسوی پیر آگوستینی، پالس نوری ایجاد کرد که تنها ۲۵۰ اتوثانیه طول می‌کشید. تیم لوئیلیه در سال ۲۰۰۳ با ۱۷۰ اتوثانیه از این رکورد پیشی گرفت. در سال ۲۰۰۸، فرنس کراوس، فیزیکدان اتریشی-مجارستانی، با پالسی به مدت ۸۰ اتوثانیه، این رکورد را بیش از نصف کاهش داد.

تیم تحقیقاتی ورنر در حال حاضر رکورد جهانی گینس را برای کوتاه‌ترین پالس نوری با مدت زمان ۴۳ آتوثانیه در اختیار دارد. ورنر تخمین می‌زند که با فناوری فعلی می‌توان این زمان را به تنها چند آتوثانیه کاهش داد.

کارشناسان می‌گویند که فناوری اتوثانیه هنوز گسترده نشده است، اما آینده امیدوارکننده به نظر می‌رسد. تا به امروز، دانشمندان توانسته‌اند از اتوثانیه عمدتاً برای مشاهده الکترون‌ها استفاده کنند. به گفته وورنر، کنترل الکترون‌ها و دستکاری حرکت آنها اساساً هنوز دست‌نیافتنی است، یا تازه شروع به امکان‌پذیر شدن کرده است. این امر می‌تواند دستگاه‌های الکترونیکی را بسیار سریع‌تر کند و به طور بالقوه انقلابی در شیمی ایجاد کند.

ورنر گفت: «ما به آنچه مولکول‌ها به طور طبیعی انجام می‌دهند محدود نخواهیم شد، بلکه می‌توانیم آنها را مطابق با نیازهای خود تنظیم کنیم.» او افزود که «شیمی اتو» می‌تواند به سلول‌های خورشیدی کارآمدتر منجر شود یا حتی از انرژی نور برای تولید سوخت‌های پاک استفاده کند.

پنجشنبه تائو (به گزارش خبرگزاری فرانسه )

لینک منبع