科学|《科学》:测到有史以来最短时间间隔,247仄秒!有什么用?


科学|《科学》:测到有史以来最短时间间隔,247仄秒!有什么用?
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科学|《科学》:测到有史以来最短时间间隔,247仄秒!有什么用?

时间是连续的 , 还是一份一份的?
答案是:时间是一份一份的 。 最小的时间单位是普朗克时间 , 是光在真空里飞过一个普朗克长度所需的时间 , 大约是5.4X10^-44秒 , 理论上这是最小的可测量时间间隔 。
那么人类实际测量到的最短时间间隔是多少呢?
远古人类能够测到的 , 可能是一天 , 时间分成昨天、今天和明天 , 再远一点就不知道是怎么回事了 。
有了时钟后 , 人们就可以测出1秒的时间间隔了 。
随着现代科技的发展 , 我们可以测量的时间间隔也越来越短 。
1999年 , 诺贝尔化学奖得主艾哈迈德·泽韦尔将研究化学反应的时间尺度缩至飞秒 , 即10^-15秒 , 一千万亿分之一秒;
2004年 , 100阿秒 , 即10^-16秒 , 一亿亿分之一秒;
2010年 , 12阿秒 , 即1.2X10^-17秒;
2016年 , 850仄秒(zeptosecond) , 即8.5X10^-19秒 。
【科学|《科学》:测到有史以来最短时间间隔,247仄秒!有什么用?】
10月16日 , 《科学》杂志发表德国歌德大学物理学家莱因哈德·德尔纳(ReinhardDrner)和德国罗斯托克大学斯文·格伦德曼(SvenGrundmann)的研究 , 他们将人类测得的最小时间间隔再次缩小到了247秒 , 即2.47X10^-19秒 , 这是光子从氢分子中一个原子飞到另一个原子上所需的时间 。
德尔纳和同事利用位于汉堡的PetraIII粒子加速器 , 精心设定了X射线的能量 , 用单个光子将氢分子中的两个电子轰出 , 形成了一种可用冷靶反冲离子电子动量成像谱仪(COLTRIMS)测量的干涉图样 , 记录了氢分子在整个相互作用过程中的干涉图样和位置 , 精确计算出了光子从第一个氢原子飞到第二个氢原子之间的时间——247仄秒 。
怎么样?是不是已经震惊得目瞪口呆了?假如秒是现实中一秒钟的话 , 那么我们的一秒钟就相当于27777777777777778年 , 即2.8亿亿年 , 比整个宇宙的年龄还大得多;如果你今年是30岁 , 那么你可以自豪宣称:我已经活了94.6万亿亿亿仄秒了!
从上面的时间表来看 , 虽然人类科技水平越来越高 , 但要测量越来越短的时间间隔已经越来越难了 , 那么理论上我们能够测到的最小时间间隔是多少?
普朗克时间就不要妄想了 。
根据今年6月《物理评论快报》(PhysicalReviewLetters)上的一项研究 , 美国宾夕法尼亚州立大学三位理论物理学家加勒特·温德尔(GarrettWendel)、路易斯·马丁内斯(LuisMartínez)和马丁·博霍瓦尔德(MartinBojowald)认为 , 利用还未出现的量子振荡器和类似原子钟的振荡器 , 可以通过它们的不同步来计算最小的时间间隔 , 理论上上限能够达到10^-33秒 , 这还是普朗克时间的200亿倍!
宇宙真是害人不浅哪 , 无论科学家们如何努力 , 离它最最细微的深处 , 我们仍然有着巨大的 , 可能永远也无法企及的距离 。
那么 , 测量如此之小的时间间隔究竟有什么用呢?
目前暂还未有这种技术的现实应用 , 不过涉入越小的量子领域 , 我们对宇宙奥秘的理解就会更多 , 未来也有可能在精确测量飞秒、阿秒、仄秒的基础上 , 在精确计量、研究化学反应、研究量子理论等方面取得更大的突破 。
参考:
Science:Zeptosecondbirthtimedelayinmolecularphotoionization