《科学》:测到有史以来最短时间间隔,247仄秒!有什么用?

发布时间:10-1816:44

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。

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(Sven Grundmann)的研究,他们将人类测得的最小时间间隔再次缩小到了247仄秒,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Petra III 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1仄秒是现实中一秒钟的话,那么我们的一秒钟就相当于27,777,777,777,777,778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》(Physical Review Letters)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(Garrett Wendel)、路易斯·马丁内斯(LuisMartínez)和马丁·博霍瓦尔德(Martin Bojowald)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:Zeptosecond birth time delay in molecular photoionization

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