کوتاه‌ترین واحد زمانی «زپتوثانیه» است!

به گزارش خبرگزاری مجله برترین ها، زمان، یکی از اساسی‌ترین مفاهیم در علم فیزیک، به روش‌های مختلفی قابل اندازه‌گیری است. از ثانیه  به‌عنوان واحد پایه گرفته تا واحدهایی، چون میلی‌ثانیه و نانوثانیه ، زمان به‌طور مداوم به بخش‌های کوچکتر تقسیم شده است. زپتوثانیه (zeptosecond)، با مقیاسی معادل یک تریلیونیم از یک میلیاردم ثانیه، کوچک‌ترین واحد زمانی است که تاکنون اندازه‌گیری شده است.

این واحد زمانی، اولین بار در مطالعات مربوط به پدیده‌های اتمی و شیمی کوانتومی  مورد استفاده قرار گرفت. برای مثال، اندازه‌گیری مدت زمانی که طول می‌کشد یک فوتون  به یک اتم برخورد کند، یا تعیین زمانی که یک الکترون  از لایه‌ای به لایه دیگر در یک اتم حرکت می‌کند، نیازمند چنین دقتی است.

زپتوثانیه در مطالعه پدیده‌های زیراتمی، به‌ویژه در حوزه‌هایی مانند مکانیک کوانتومی ، فیزیک لیزر  و شیمی دینامیکی نقش اساسی ایفا می‌کند.

واکنش‌های شیمیایی در سطح اتمی اغلب در مقیاس زمانی فوق‌العاده کوتاه اتفاق می‌افتند. برای مثال، تشکیل یا شکستن پیوند‌های شیمیایی  ممکن است در مقیاس زپتوثانیه رخ دهد. اندازه‌گیری این فرآیند‌ها به دانشمندان کمک می‌کند تا مکانیزم‌های واکنش را با دقت بیشتری درک کنند.

لیزر‌های فوق سریع  که پالس‌هایی در مقیاس زپتوثانیه تولید می‌کنند، امکان مطالعه دینامیک مولکولی  را فراهم کرده‌اند. این فناوری در زمینه‌هایی مانند تولید انرژی، تصویربرداری پزشکی، و مهندسی مواد کاربرد دارد.

زپتوثانیه به دانشمندان کمک کرده است زمان‌های دقیق مرتبط با حرکت ذرات زیراتمی مانند الکترون‌ها و پروتون‌ها  را اندازه‌گیری کنند. این مطالعات درک ما از رفتار ذرات بنیادی  را عمیق‌تر کرده و به کشف قوانین جدید در فیزیک کمک کرده است.

اندازه‌گیری در مقیاس زپتوثانیه به فناوری‌های بسیار پیشرفته نیاز دارد. یکی از دستاورد‌های مهم در این زمینه استفاده از لیزر‌های فوق سریع است که قادر به تولید پالس‌های نوری در این مقیاس زمانی هستند. این پالس‌ها به‌عنوان “تایمر طبیعی” برای اندازه‌گیری فرآیند‌های اتمی عمل می‌کنند.

در سال ۲۰۲۰، تیمی از محققان با استفاده از لیزر‌های قدرتمند، موفق به اندازه‌گیری زمانی شدند که طول می‌کشد یک فوتون از یک مولکول هیدروژن عبور کند. این رکورد در تاریخ علم به‌عنوان دقیق‌ترین اندازه‌گیری زمان ثبت شد.

تحقیقات مرتبط با زپتوثانیه کاربرد‌های گسترده‌ای در فناوری و علم دارد. درک دقیق فرآیند‌های سریع اتمی به طراحی مواد با خواص بهینه کمک می‌کند. برای مثال، امکان تولید نیمه‌رسانا‌های پیشرفته‌تر فراهم شده است.

استفاده از فناوری‌های فوق سریع مبتنی بر زپتوثانیه می‌تواند به ایجاد تصاویری با وضوح بالاتر در مقیاس اتمی منجر شود. مطالعه فرآیند‌های جذب نور و تبدیل انرژی در مقیاس زپتوثانیه، به بهینه‌سازی سلول‌های خورشیدی  کمک می‌کند.