Физики выяснили, что определяет скорость квантовых переходов
Исследователи из Федеральной политехнической школы Лозанны (EPFL) разработали метод измерения длительности квантовых переходов без использования внешних часов. Оказалось, что скорость этих процессов напрямую зависит от симметрии атомной структуры материала.
Такие события, как туннелирование или переход электрона на новый энергетический уровень после поглощения света, происходят за десятки аттосекунд (10⁻¹⁸ секунды). Традиционные методы измерения с помощью внешних «часов» могут искажать хрупкий квантовый процесс.
Команда профессора Хьюго Дила использовала метод фотоэмиссионной спектроскопии с разрешением по спину и углу (SARPES). Анализируя изменения спина электронов, выбитых из материала синхротронным излучением, учёные смогли определить, сколько времени занял квантовый переход.
Исследование материалов с разной структурой — трёхмерной (медь), слоистой (диселенид титана TiSe₂, дителлурид титана TiTe₂) и цепочечной (теллурид меди CuTe) — показало чёткую закономерность. Чем проще и менее симметрична атомная структура, тем медленнее происходит переход.
«Наши эксперименты не требуют внешнего эталона времени и позволяют определить временную шкалу, необходимую волновой функции электрона для эволюции из начального в конечное состояние с более высокой энергией при поглощении фотона», — поясняет ведущий автор исследования Фэй Го.
В трёхмерной меди переход занял около 26 аттосекунд. В слоистых материалах он замедлился до 140–175 аттосекунд, а в цепочечном CuTe превысил 200 аттосекунд.
Это открытие не только углубляет фундаментальное понимание роли времени в квантовой механике, но и предоставляет новый инструмент для изучения сложных материалов. Контроль над длительностью квантовых переходов может помочь в создании материалов с заданными свойствами для будущих квантовых технологий.
0 комментариев