Καταφέρνουν να καταγράψουν την κίνηση των ηλεκτρονίων με μια κάμερα

2018
Anonim

Μια από τις ταχύτερες κάμερες στον κόσμο έχει καταφέρει να καταγράψει την κίνηση των ηλεκτρονίων, να διερευνήσει τη συμπεριφορά τους.

Η φωτογραφική μηχανή που χρησιμοποιήθηκε από την ομάδα του Ινστιτούτου Πειραματικής και Εφαρμοσμένης Φυσικής στο Πανεπιστήμιο Kiel της Γερμανίας είναι μία από τις ταχύτερες στον κόσμο. Το ανέπτυξαν για να λειτουργήσουν σε 13 femtoseconds . Αυτή η μονάδα χρόνου είναι το αποτέλεσμα της διαίρεσης σε χίλια τρισεκατομμύρια (των Ισπανών) ενός δευτερολέπτου.

Αυτή η στιγμή δεν λαμβάνει χώρα από ανθρώπινη άποψη. Αλλά είναι ότι ούτε η κίνηση των ηλεκτρονίων δεν το έχει. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο μια κάμερα αυτής της δύναμης ήταν απαραίτητη, για να καταγράψει την κίνηση αυτών των στοιχειωδών σωματιδίων . Η ομάδα του Πανεπιστημίου του Kiel έχει αφιερωθεί σε αυτό το έργο, το οποίο δεν έχει εξερευνηθεί πολύ πριν. Ο λόγος είναι επειδή οι κινήσεις είναι τόσο γρήγορες ώστε είναι δύσκολο να μελετηθεί κάτι τέτοιο.

Για να πάρετε μια ιδέα, όταν ένα φωτοβολταϊκό πάνελ μετατρέπει το φως σε ηλεκτρισμό, το μεγαλύτερο μέρος της ηλιακής ενέργειας χάνεται. Αυτό οφείλεται στη συμπεριφορά των ηλεκτρονίων μέσα στα υλικά. Όταν το φως πλήττει ένα υλικό, διεγείρει τα ηλεκτρόνια ενεργά για ένα μικρό κλάσμα του δευτερολέπτου . Στη συνέχεια, επιστρέφουν την ενέργεια στο περιβάλλον. Αυτή η στιγμή της μετάβασης, στην οποία τα ηλεκτρόνια είναι "ενεργοποιημένα", αν επιτρέπεται η έκφραση, είναι αυτή που διερευνά η ομάδα του Kiel.

Οι επιστήμονες μπόρεσαν να διερευνήσουν την ανταλλαγή ενέργειας μεταξύ των ηλεκτρονίων και του περιβάλλοντος τους σε πραγματικό χρόνο. Αυτό έχει σημαντικές συνέπειες, καθώς οι ιδιότητες ενός υλικού εξαρτώνται από τη συμπεριφορά των ατόμων και των ηλεκτρονίων του . Στο πείραμα, οι επιστήμονες ακτινοβολούσαν γραφίτη με εξαιρετικά σύντομο ηλεκτρομαγνητικό παλμό και κατέγραψαν την κίνηση των ηλεκτρονίων.

Όταν ο στόχος κατεβαίνει στα σύνορα της φυσικής

Η κάμερα ήταν σε θέση να καταγράψει πώς η ενέργεια με τη μορφή του φωτός εισήχθη και διανεμήθηκε μέσω του ηλεκτρονικού συστήματος. Το πείραμα μπορεί να έχει μελλοντικές εφαρμογές όσον αφορά τα υπερευαίσθητα οπτοηλεκτρονικά εξαρτήματα .

Το Πανεπιστήμιο του Kiel δεν είναι η μοναδική κάμερα που αμφισβήτησε τα κατώτερα όρια της φυσικής. Έχουν αναπτυχθεί συσκευές ικανές να συλλαμβάνουν ηλεκτρικές παλμώσεις μεταξύ νευρώνων. Αυτά είναι εργαλεία έρευνας . Αλλά η τεχνολογία των καταναλωτών προχωρεί επίσης με καλό ρυθμό.

Δεν είναι συγκρίσιμο, αλλά το MIT σχεδίασε μια κάμερα που χρειάζονταν μόνο ένα φωτόνιο για κάθε pixel. Με αυτά τα χαρακτηριστικά θα ήμουν περισσότερο από το να λύσω το πρόβλημα των σκοτεινών φωτογραφιών. Όσον αφορά την ταχύτητα, το μέγιστο που επιτυγχάνεται - σε πειραματικό επίπεδο, αλλά εκτός του πεδίου παρατηρήσεως των σωματιδίων - υπολογίζεται σε 4, 4 δισεκατομμύρια εικόνες ανά δευτερόλεπτο . Παρόλα αυτά, φυσικά, από κάμερες όπως αυτή που χρησιμοποιήθηκε στο Κίελο.

Εικόνες: Πανεπιστήμιο του Κιέλου

Δημοφιλείς Αναρτήσεις

Διαβάστε Περισσότερα