Учёным из Института квантовой оптики имени Макса Планка удалось впервые зарегистрировать отрыв электрона от атома, сообщает New Scientist. Этот процесс занимает около миллиардной доли секунды. Хотя сейчас такие исследования привлекают сугубо академический интерес, в будущем это может привести к созданию компактных инфракрасных лазеров, которые помогут выявлять рак на ранних стадиях.

Электроны обладают отрицательным зарядом, благодаря чему они притягиваются положительно заряженным ядром атома. Согласно законам классической физики, электрон не может оторваться от атома, пока не преодолеет "потенциальный барьер" ядра. Законы квантовой механики, однако, говорят, что электрон с определённой долей вероятности может пробить "туннель" в "барьере". Квантовое туннелирование является распространённым явлением, но пока что измерить скорость этого процесса не удавалось, так как ни одни часы не могут засечь столь малый промежуток времени.

Немецкие учёные под руководством Ференца Крауcа дали электронам в облаке атомов неона три временных "окна", через которые они могли вырваться наружу. Затем специалисты подсчитали, сколько времени частицам понадобилось на "побег". Исследователи обстреляли неоновое облако двумя синхронизированными лазерными лучами (ультрафиолетовым и инфракрасным). Первая вспышка подготовила атомы к отрыву, подняв их энергетический уровень. Затем, три вспышки второго лазера породили сильное электрическое поле, которое подавило потенциальный барьер ядер, и открыли три вышеуказанных "окна".

Повторяя вспышку первого лазера во время вспышки второго, команда Крауза вычислила количество освободившихся электронов и, таким образом, смогла воссоздать стратегию отрыва. Результаты измерений показали, что одиночный электрон способен оторваться от ядра атома менее чем за 400 аттосекунд (400 х 10^-18 секунд).