Scoperto lo zeptosecondo, l’unità di tempo mai misurata

Gli scienziati hanno misurato l’unità di tempo più breve in assoluto: il tempo impiegato da una particella leggera per attraversare una molecola di idrogeno. Quel tempo, per la cronaca, è di 247 zeptosecondi. Uno zeptosecondo è un trilionesimo di miliardesimo di secondo. Si tratta di un enorme passo in avanti rispetto al lavoro vincitore del Premio Nobel nel 1999 che per la prima volta misurava il tempo in femtosecondi, che sono milionesimi di miliardesimo di secondo.

Occorrono femtosecondi perché i legami chimici si rompano e si formino, ma ci vogliono zeptosecondi perché la luce attraversi una singola molecola di idrogeno (H2). Per misurare questo brevissimo viaggio, il fisico Reinhard Dörner della Goethe University in Germania e i suoi colleghi hanno scattato raggi X dal PETRA III al Deutsches Elektronen-Synchrotron (DESY), un acceleratore di particelle ad Amburgo.

Come misurare uno zeptosecondo

I ricercatori hanno impostato l’energia dei raggi X in modo che un singolo fotone, o particella di luce, espellesse i due elettroni dalla molecola di idrogeno. Il fotone ha fatto rimbalzare un elettrone fuori dalla molecola, e poi l’altro, un po’ come un sassolino che salta sulla sommità di uno stagno. Queste interazioni hanno creato un modello d’onda chiamato modello di interferenza, che Dörner ei suoi colleghi potevano misurare con uno strumento chiamato microscopio a reazione Cold Target Recoil Ion Momentum Spectroscopy (COLTRIMS).

Questo strumento è essenzialmente un rilevatore di particelle molto sensibile in grado di registrare reazioni atomiche e molecolari estremamente veloci. Il microscopio COLTRIMS ha registrato sia il pattern di interferenza che la posizione della molecola di idrogeno durante l’interazione. I risultati sono stati pubblicati sulla rivista Science.

Ph. Credit: Goethe University