Misurato il più piccolo intervallo di tempo, è record!

Un gruppo di scienziati della Università Goethe di Francoforte ha misurato la più piccola unità di tempo mai misurata prima d'ora, che rappresenta il tempo impiegato da una fotone per attraversare una molecola di idrogeno (idrogeno molecolare, H₂). Si tratta di una misura nell'ordine di grandezza degli zeptosecondi, cioè un trilionesimo di miliardesimo di secondo, e cioè 10^-21 secondi.

Record: l'intervallo di tempo più piccolo mai misurato è di 247 zeptosecondi

Si tratta di un risultato che abbatte un record precedente, raggiunto nel 2016 e sempre nel dominio degli zeptosecondi: allora i ricercatori furono in grado di misurare un intervallo temporale di 850 zeptosecondi. Questa volta è stato possibile misurare un intervallo tre volte inferiore: 247 zeptosecondi. Si tratta di un incremento di precisione enorme rispetto all'ordine di grandezza dei femtosecondi, pari ad un milionesimo di miliardesimo di secondo.

Nel 1999 il chimico egiziano Ahmed Zewail ha ricevuto il premio Nobel per la chimica proprio per i suoi lavori sullo studio delle interazioni tra molecole in intervalli di tempo nell'ordine dei femtosecondi, configurandosi come vero e proprio pioniere della femtochimica.

Rappresentazione schematica della misurazione dello zeptosecondo. In giallo il fotone che attraversa la molecola di idrogeno (in rosso i nuclei).

I ricercatori della Università Goethe hanno sfruttato il Deutch Elektronen-Synchroton, un acceleratore di particelle che si trova ad Amburgo e usato i raggi X del PETRA III: l'energia dei raggi X è stata regolata così che un singolo fotone potesse espelle due elettroni dalla molecola di idrogeno. Questa interazione ha creato un modello di interferenza che i ricercatori hanno misurato utilizzando un microscopio a reazione COLTRIMS, acronimo di Cold Target Recoil Ion Momentum Spectroscopy.

247 zeptosecondi: è la luce che attraversa una molecola di idrogeno

Si tratta di un rilevatore di particelle estremamente sensibile e capace di registrare reazioni atomiche e molecolari che avvengono in tempi rapidissimi. E' mediante questo strumento che i ricercatori sono riusciti a determinare che 247 zeptosecondi è il tempo impiegato dalla luce per attraversare la molecola.

"Dal momento che conosciamo l'orientamento spaziale della molecola di idrogeno, abbiamo utilizzato l'interferenza delle due onde elettroniche per calcolare con precisione il momento in cui il fotone ha raggiunto il primo e poi il secondo atomo di idrogeno. E questo arriva fino a 247 zeptosecondi, a seconda di quanto sono distanti i due atomi della molecola dal punto di vista della luce" ha spiegato Sven Grundmann, la cui tesi di dottorato costituisce la base dell'articolo su Science.