I ett unikt experiment, forskare har klockat hur lång tid det tar för en elektron att avges från en atom. Resultatet är 0 000 000 000 000 000 02 sekunder, eller 20 miljarder av en miljarddel av en sekund. Forskarnas stoppur består av extremt korta laserpulser. Förhoppningsvis, resultaten kommer att bidra till att ge ny inblick i några av de mest grundläggande processerna i naturen.

Forskare från Lund, Stockholm och Göteborg i Sverige har dokumenterat det otroligt korta ögonblick då två elektroner i en neonatom avges.

"När ljuset träffar atomen, elektronerna tar upp energin från ljuset. En stund senare befrias elektronerna från atomens bindande krafter. Detta fenomen, kallas fotojonisering, är en av fysikens mest grundläggande processer och kartlades först teoretiskt av Albert Einstein, som tilldelades Nobelpriset i fysik 1921 för denna speciella upptäckt ", säger Marcus Isinger, doktorand i attofysik vid Lunds universitet i Sverige.

Fotojonisering handlar om samspelet mellan ljus och materia. Denna interaktion är grundläggande för fotosyntes och liv på jorden - och gör det möjligt för forskare att studera atomer.

"När atomer och molekyler genomgår kemiska reaktioner, elektronerna är de som gör tunga lyft. De omgrupperas och rör sig för att tillåta nya bindningar mellan molekyler att skapas eller förstöras. Att följa en sådan process i realtid är lite av en helig gral inom vetenskapen. Vi har nu kommit ett steg närmare ", säger Marcus Isinger.

Även om neon är en relativt enkel atom med totalt tio elektroner, experimentet krävde både extremt noggrann timing, med en noggrannhetsnivå inom en miljarddel av en miljarddel av en sekund (känd som en attosekund), och extremt känslig elektrondetektering som kunde skilja mellan elektroner vars hastighet endast skilde sig med omkring en tusendels attojoule (en miljonedel av en elektron stationär energi).

Fyndet bekräftar flera års teoretiskt arbete och visar att attofysik är redo att ta sig an mer komplexa molekyler.

"Att kunna observera hur molekyler utbyter elektroner under en kemisk reaktion öppnar dörren till helt nya typer av studier av ett antal grundläggande biologiska och kemiska processer."

Den nya mättekniken kringgår den begränsning som formulerats av kvantfysikens fader, Werner Heisenberg, 1927. Enligt "Heisenbergs osäkerhetsprincip", det är inte möjligt att bestämma positionen och hastigheten för en elektron i samma ögonblick. Dock, nu, de svenska forskarna har visat att det kan, faktiskt, görs:genom superposition (dvs. interferens) av två korta ljuspulser med olika våglängder.