Helyumdaki fotoelektrik etki rekor duyarlılıkla gözlemlendi

Parçacık fiziğinde gerek atomların küçüklüğünden, gerek atomda gerçekleşen etkileşimlerin sürelerinin çok kısa olmasından ötürü tam ve kesin sonuçlar elde etmek hiç de kolay değildir.

Alman ve Avusturyalı fizikçiler tarafından ilk defa bir fotonun bir helyum atomundan bir elektronu söküp atması 850 zeptosaniye (10-21 saniye) duyarlılıkla gözlemlendi. 1 zeptosaniye 1 saniyenin trilyonda birinin milyarda biri büyüklüğündedir. Şu ana kadarki bu alanda kaydedilmiş en yüksek kesinliğe sahip deneydir ve Nature Physics'de yayınlanmıştır.

Münih ve Viyana Üniversitelerinden olan araştırma grubu hiper hızlı gözlemlerde bulunabilmek için kompleks bir senaryo seçti. Genellikle bir helyum elektronunun foton emisyonu 5 ile 15 attosaniye (10-18 saniye) sürmektedir. Elde edilmiş kesinlik sistemin çok doğru bir şekilde kuantum mekaniği  kullanılarak tanımlanmasını sağlamaktadır.

Araştırma takımının başındaki ve lazer fiziğinde uzman, deneysel fizik profesörü Martin Schultze, "Helyum atomunda gerçekleşen bu süreçlerin iyi anlaşılması gelecekteki deneyler için çok iyi bir temel oluşturuyor." dedi.

"Elde ettiğimiz sonuçlar sayesinde artık elektron ve iyonize edilmiş helyumun oluşturduğu dolaşık sistemin dalga mekaniksel tasvirini tam bir şekilde türetebiliriz."

Araştırmacılar elektronu uyarılmış duruma çıkartmak için helyum atomuna 1 attosaniye uzunluğunda morötesi lazer darbesi yönelttiler. Aynı zamanda binlerce kat daha kısa süreli olan kızılötesi lazer darbesi kaçan elektrona yöneltildi. İkinci lazer elektronun hızının değişikliğini ölçtü ve bu ölçüm sayesinde araştırmacılar rekor kıran kesinliğe ulaştı.

Burada gözlemlenen, Albert Einstein'in 20. yüzyılın başında keşfettiği ve aynı zamanda bu keşfi için de 1921 senesinde Nobel Fizik Ödülü'ne layık görüldüğü, fotoelektrik etkinin özel bir durumudur. Fotonun sahip olduğu enerji bu işlemdeki kritik bir değerdir, çünkü sahip olduğu enerji, elektronu atoma bağlayan enerjiden daha büyük olmalıdır.

Einstein, dilediğimiz sayıda düşük enerjiye sahip olan fotonları bir atoma yöneltsek de hiç bir elektorunun atomdan çıkarılamayacağını, fakat bir tane yüksek enerjili fotonun, elektronun atomdan koparılmasını sağlayabileceğini gösterdi. Bu araştırma sayesinde araştırmacılar artık fotonun enerjisinin elektorunun atomdan çıkarılması üzerindeki etkisini ve önemini daha iyi anlamakta.

İleri Okuma
[1] http://www.nature.com/nphys/journal/vaop/ncurrent/full/nphys3941.html
[2] http://physics.info/photoelectric/
[3] https://tr.wikipedia.org/wiki/Fotoelektrik_etki
[4] https://tr.wikipedia.org/wiki/Lazer
[5] http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/mod2.html