科学家已经测量出有史以来最短的时间单位:轻质粒子穿过氢分子所花费的时间。

  记录下来,那是247毫秒。十亿分之一秒是十亿分之一秒的十亿分之一,即小数点后是20个零和一个1。以前,研究人员曾涉足过十亿分之一秒的领域。2016年,在《自然物理学》杂志上发表的研究人员使用激光来测量时间,其增量低至850毫秒。与1999年获得诺贝尔奖的作品相比,这种准确性有了巨大的飞跃,该作品首次以飞秒为单位来测量时间,飞秒的精确度为十亿分之一秒。

  化学键的断裂和形成需要飞秒,但光穿过单个氢分子(H2)则需要飞秒。为了测量这一短途旅行,德国歌德大学的物理学家ReinhardDörner及其同事在汉堡的粒子加速器Deutsches Elektronen-Synchrotron(DESY)拍摄了PETRA III的X射线。

  研究人员设定X射线的能量,以使单个光子或光粒子将两个电子从氢分子中敲除。(一个氢分子由两个质子和两个电子组成。)光子从一个分子中反弹出一个电子,然后又将另一个电子反弹,就像鹅卵石在池塘顶部跳跃一样。这些相互作用产生了一种称为干扰模式的波型,Dörner和他的同事可以使用称为冷目标反冲离子动量谱(COLTRIMS)反应显微镜的工具对其进行测量。该工具本质上是一个非常灵敏的粒子探测器,可以记录极快的原子和分子反应。COLTRIMS显微镜记录了整个相互作用过程中的干涉图和氢分子的位置。