أتوثانية

الموسوعة الحرة

الأتوثانية (يُختصر بـ as ) هي وحدة زمنية في النظام الدولي للوحدات (SI) تساوي 10 −18 أو 1 ⁄ 1 000 000 000 000 000 000 (جزء من كوينتيليون) من الثانية . [ 1 ]

الأتوثانية بالنسبة للثانية، كما أن الثانية بالنسبة لما يقرب من 31.69 مليار سنة. [ 2 ]

الأتوثانية وحدة صغيرة للغاية، ولكن لها تطبيقات محتملة متنوعة: يمكنها مراقبة الجزيئات المتذبذبة، والروابط الكيميائية التي تشكلها الذرات في التفاعلات الكيميائية، وأشياء أخرى صغيرة للغاية وسريعة للغاية.

الأتوثانية الواحدة تساوي 1000 زيبتوثانية ، أو 1/1000 فيمتوثانية . ولأن وحدة النظام الدولي للوحدات التالية أكبر بألف مرة، فإن قياسات 10⁻¹⁷ و10⁻¹⁶ ثانية تُعبّر عنها عادةً بعشرات أو مئات الأتوثانية.

القياسات الشائعة

  • 0.247 أتوثانية: زمن انتقال الفوتون عبر "متوسط ​​طول الرابطة للهيدروجين الجزيئي" [ 3 ]
  • 24.189... أتوثانية: الوحدة الذرية للزمن [ 4 ]
  • 43 أتوثانية: أقصر نبضات ضوء الليزر التي تم إنشاؤها حتى الآن [ 5 ]
  • 53 أتوثانية: أقصر نبضة ليزر إلكتروني تم إنشاؤها على الإطلاق [ 6 ] [ 7 ]
  • 53 أتوثانية: ثاني أقصر نبضات ضوء الليزر التي تم إنشاؤها [ 8 ] [ 9 ]
  • 82 أتوثانية (تقريبًا): نصف عمر البريليوم -8 ، وهو أقصى وقت متاح لعملية ألفا الثلاثية لتخليق الكربون والعناصر الأثقل في النجوم [ 10 ].
  • 84 أتوثانية: العمر النصفي التقريبي للبيون المتعادل
  • 100 أتوثانية: أسرع رؤية على الإطلاق للحركة الجزيئية [ 11 ]
  • 320 أتوثانية: الوقت المقدر الذي تستغرقه الإلكترونات للانتقال بين الذرات [ 12 ] [ 13 ]

التطور التاريخي

في عام 2001، أطلق فيرينك كراوس وفريقه في جامعة فيينا التقنية نبضة ليزر حمراء ذات طول موجي قصير للغاية (7 فيمتوثانية) في تيار من ذرات النيون ، حيث حملت النبضة الإلكترونات المجردة وأعيد قذفها على الفور تقريبًا إلى نواة النيون. [ 14 ]

أثناء التقاط نبضة الأتوثانية، برهن الفيزيائيون أيضًا على فائدتها. فقد سلطوا نبضات ضوئية حمراء، بعضها بتردد الأتوثانية والبعض الآخر بترددات أطول، على نوع من ذرات الكريبتون في آن واحد: أولًا، تم فصل الإلكترونات؛ ثم اصطدمت نبضة الضوء الأحمر بالإلكترونات؛ وأخيرًا، تم قياس الطاقة. وبناءً على الفرق في توقيت هاتين النبضتين، حصل العلماء على قياس دقيق للغاية للمدة التي استغرقها الإلكترون للتحلل (بالأتوثانية). لم يسبق للعلماء من قبل استخدام مثل هذا النطاق الزمني القصير لدراسة طاقة الإلكترونات. [ 15 ]

التطبيقات

الحاجة إلى وحدات أكثر دقة

تهتز الشبكة البلورية وتدور الجزيئات على نطاق البيكوثانية . ويحدث تكوين الروابط الكيميائية وكسرها، بالإضافة إلى الاهتزاز الجزيئي، في نطاق الفيمتوثانية. أما رصد حركة الإلكترونات فيتم على نطاق الأتوثانية. [ 16 ]

يُحدد عدد الإلكترونات في الذرة وتوزيعها خصائص العنصر . ولأن نبضات الأتوثانية أسرع من حركة الإلكترونات في الذرات والجزيئات، فإنها تُوفر أداة جديدة للتحكم في حالات المادة الكمومية وقياسها . [ 17 ] وقد استُخدمت هذه النبضات لاستكشاف فيزياء الذرات والجزيئات بالتفصيل، ولها تطبيقات محتملة في مجالات تتراوح من الإلكترونيات إلى الطب. [ 18 ]

المراقبة المباشرة لتذبذبات موجات الضوء

باستخدام طريقة تُسمى " التصوير بالنبضات الأتوثانية" ، يُمكن رصد المكونات الكهربائية للموجات الكهرومغناطيسية . يبدأ العلماء بغاز من ذرات النيون، ثم يُؤينونها بنبضة واحدة فائقة القصر من الأشعة فوق البنفسجية، تُقاس مدتها بالأتوثانية. يُمكن للمجال الكهربائي للأشعة تحت الحمراء أن يُؤثر بقوة على حركة الإلكترونات، حيث تُجبر الإلكترونات على الحركة لأعلى ولأسفل مع تذبذب المجال. وبحسب توقيت إطلاق الإلكترون، تُصدر هذه العملية طاقات نهائية مختلفة. يُظهر القياس النهائي لطاقة الإلكترون، كدالة للتأخير النسبي بين النبضتين، بوضوح آثار المجال الكهربائي لنبضة الأتوثانية. [ 19 ]

نبضات ضوئية قصيرة

مُنحت جائزة نوبل في الفيزياء لعام 2023 لبيير أغوستيني ، وفيرينك كراوس ، وآن لويلييه، لاكتشافهم طريقةً لإنتاج نبضات ضوئية قصيرة للغاية، تُقاس بالأتوثانية. ويمكن استخدام هذه النبضات لرصد ودراسة العمليات السريعة داخل الذرات ، مثل سلوك الإلكترونات. [ 20 ] [ 21 ]

التحكم في التماسك الإلكتروني والتشابك

استُخدمت نبضات الأتوثانية أيضًا لدراسة التماسك الكمومي في الجزيئات والتحكم فيه. في دراسة نُشرت عام 2026 في مجلة Nature ، استخدم الباحثون نبضات ليزر متزامنة من نوع الأتوثانية والأشعة تحت الحمراء لتأيين جزيئات الهيدروجين ، مما أدى إلى توليد حالات متشابكة بين الإلكترون المنبعث والأيون الجزيئي المتبقي. ومن خلال تغيير الفاصل الزمني بين النبضات، أظهروا إمكانية التحكم في درجة التماسك الإلكتروني والتشابك على نطاق زمني من الأتوثانية. [ 22 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ "قاموس/معجم المرادفات - أتوثانية ميميدكس" . 7 أبريل 2019. مؤرشف من الأصل في 7 أبريل 2019. تم الاطلاع عليه في 24 أكتوبر 2023 .
  2. ↑ "استكشاف زمن "الأتوثانية" - معهد ستاسي للعلوم الجزيئية (SIMS)" . 11 نوفمبر 2007. مؤرشف من الأصل في 11 نوفمبر 2007. تم الاطلاع عليه في 24 أكتوبر 2023 .
  3. ^ غروندمان ، سفين. ترابرت، دانيال. فهر، كيليان؛ سترينجر، نيكو؛ رصيف أندرياس. كايزر، ليون؛ كيرشر، ماكس. ويلر، ميريام. إيكارت، سيباستيان. شميدت، لوثار دكتوراه؛ ترينتر، فلوريان. جانكي، حتى؛ شوفلر، ماركوس S.؛ دورنر ، راينهارد (16 أكتوبر 2020). "تأخير وقت ميلاد الزيبتوثانية في التأين الضوئي الجزيئي" . علوم . 370 (6514): 339-341 . أرخايف : 2010.08298 . بيب كود : 2020Sci...370..339G . دوى : 10.1126/science.abb9318 . ISSN 0036-8075 . بميد 33060359 . S2CID 222412229 .   
  4. ↑ "قيمة CODATA: وحدة زمنية ذرية" . physics.nist.gov . تم الاطلاع عليه بتاريخ 24 أكتوبر 2023 .
  5. ↑ "مجموعة أوبتيكا للنشر" . opg.optica.org . تم الاطلاع عليه بتاريخ 24 أكتوبر 2023 .
  6. ↑ كيم، هـ.ي.؛ غارغ، م.؛ ماندال، س.؛ سيفرت، ل.؛ فينيل، ت.؛ غوليلماكيس، إ. (يناير 2023). "انبعاث المجال في نطاق الأتوثانية" . مجلة نيتشر . 613 (7945): 662-666 . doi : 10.1038 / s41586-022-05577-1 . ISSN 1476-4687 . PMC 9876796. PMID 36697865 .   
  7. ↑ «يُزعم أن نبضات الإلكترون التي تبلغ مدتها أتوثانية هي الأقصر على الإطلاق» . عالم الفيزياء . 17 فبراير 2023. تم الاطلاع عليه بتاريخ 17 فبراير 2023 .
  8. ^ لي جي. رن، شياو مينغ؛ يين، يانتشون؛ تشاو، كون؛ تشيو، أندرو؛ تشنغ، يان. كننغهام، اريك. وانغ، يانغ؛ هو، شويوان؛ وو، يي؛ تشيني مايكل. تشانغ ، زينغو (4 أغسطس 2017). "تصل نبضات الأشعة السينية بقوة 53 أتوثانية إلى حافة الكربون K" . اتصالات الطبيعة . 8 (1): 186. بيب كود : 2017NatCo...8..186L . دوى : 10.1038/s41467-017-00321-0 . ISSN 2041-1723 . بمك 5543167 . بميد 28775272 .   
  9. ↑ "مشاهدة ميكانيكا الكم أثناء العمل: باحثون يصنعون نبضة ليزر قياسية عالمية" . ساينس ديلي . تم الاطلاع عليه بتاريخ 24 أكتوبر 2023 .
  10. ↑ "بيريليوم-8" ، ويكيبيديا ، 21 يونيو 2023 ، تم الاطلاع عليه في 24 أكتوبر 2023
  11. ↑ "أسرع نظرة على الحركة الجزيئية" . 4 مارس 2006. تم الاطلاع عليه بتاريخ 24 أكتوبر 2023 .
  12. ↑ "قفز الإلكترون الموقوت بين الذرات | نيو ساينتست" . 11 مايو 2016. مؤرشف من الأصل في 11 مايو 2016. تم الاطلاع عليه في 24 أكتوبر 2023 .
  13. ↑ فوليش، أ.؛ فولنر، ب.؛ هينيس، ف.؛ فينك، أ.؛ مينزل، د.؛ سانشيز-بورتال، د.؛ إتشينيك، ب.م.؛ وورث، و. (1 يوليو 2005). "الملاحظة المباشرة لديناميكيات الإلكترون في نطاق الأتوثانية" . مجلة نيتشر . 436 (7049): 373-376 . Bibcode : 2005Natur.436..373F . doi : 10.1038/nature03833 . ISSN 0028-0836 . PMID 16034414. S2CID 4411563 .   
  14. ↑ "فيزياء الأتوثانية تُصبح علامة فارقة" . www.mpq.mpg.de. تاريخ الاطلاع: 24 أكتوبر 2023 .
  15. ↑ كراوس، فيرينك (2016). "ميلاد فيزياء الأتوثانية ونضجها" . فيزيكا سكريبت . 91 (6). Bibcode : 2016PhyS...91f3011K . doi : 10.1088/0031-8949/91/6/063011 . S2CID 124590030 . 
  16. ↑ "جائزة نوبل في الكيمياء 1999" . NobelPrize.org . تم الاطلاع عليه بتاريخ 24 أكتوبر 2023 .
  17. ↑ كندا، المجلس الوطني للبحوث (15 يونيو 2017). "أهمية أبحاث الأتوثانية" . www.canada.ca . تاريخ الاطلاع: 4 نوفمبر 2023 .
  18. ↑ "جائزة نوبل في الفيزياء 2023" . NobelPrize.org . تم الاطلاع عليه بتاريخ 5 نوفمبر 2023 .
  19. ↑ غوليلماكيس، إي.؛ أويبراكر، م.؛ كينبرغر، ر.؛ بالتوسكا، أ.؛ ياكوفليف، ف.؛ سكرينزي، أ.؛ ويستروالبيسلوه، ث.؛ كلاينبيرغ، يو.؛ هاينزمان، يو.؛ دريشر، م.؛ كراوس، ف. (27 أغسطس 2004). "القياس المباشر لموجات الضوء" . مجلة ساينس . 305 (5688): 1267-1269 . رمز Bibcode : 2004Sci...305.1267G . doi : 10.1126/science.1100866 . ISSN 0036-8075 . PMID 15333834. S2CID 38772425 .   
  20. ↑ جيل، فيكتوريا (3 أكتوبر 2023). "جائزة نوبل لعلماء الفيزياء الأتوثانية أغوستيني، ولويلييه، وكراوس" . بي بي سي . تم الاطلاع عليه في 8 مايو 2024 .
  21. ↑ بوبولا، إيما؛ ميلر، كاترينا (3 أكتوبر 2023). "جائزة نوبل في الفيزياء تُمنح لثلاثة علماء لإسهامهم في فهم كيفية حركة الإلكترونات" . صحيفة نيويورك تايمز . تاريخ الاطلاع: 8 مايو 2024 .
  22. ↑ كول، ل.-م.؛ وآخرون (2026). "التشابك والتماسك الإلكتروني في علم الأتوثانية" . مجلة نيتشر . 652 : 82-88 . doi : 10.1038/s41586-026-10230-2 .