Физики из Национальной ускорительной лаборатории SLAC (США) обнаружили новые данные о фотоэлектрическом эффекте, явлении, которое впервые описал Альберт Эйнштейн более 100 лет назад.

Ученые обнаружили несоответствие с существующими теориями с помощью нового метода для изучения взаимодействий между электронами. Эти взаимодействия являются основополагающими для многих технологий, включая полупроводники и солнечные панели. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature.

Когда атом поглощает частицу света фотон, то он может выбросить электрон во время процесса, известного как фотоэлектрический эффект. Его впервые более 100 лет назад описал Эйнштейн и он также известен как фотоионизация. Эта работа Эйнштейна заложила теоретическую основу для квантовой механики. Но мгновенная природа этого эффекта стала предметом длительного изучения и дебатов.

Достижение американских физиков позволило получить необходимый инструмент для выявления сверхбыстрых временных задержек, связанных с фотоионизацией. Физики создали новый метод для измерения задержек в выбросах электронов помощью аттосекундных рентгеновских импульсов.

По словам ученых, только спустя более века после описания Эйнштейном фотоэлектрического эффекта, получилось по-настоящему понять динамику, лежащую в его основе. Ученые считают, что их удалось достичь большого успеха в понимании этого явления.

Физики использовали аттосекундный рентгеновский импульс, исходящий от линейного ускорителя частиц, длительностью всего в миллиардные доли миллиардной доли секунды, для ионизации электронов на уровне ядра. Во время этого процесса происходил выброс электронов из атомов, которые изучали ученые.

Затем физики использовали отдельный лазерный импульс, который выталкивал электроны другом направлении в зависимости от времени их выброса для измерения задержки фотоэлектрического эффекта. Эту задержку можно рассматривать как время между поглощением фотона атомом и выбросом электрона. Были обнаружены задержки, достигающие 700 аттосекунд. Это намного больше, чем предсказывали теории.

Таким образом это открытие бросает вызов существующим теоретическим моделям и открывает новый для понимания поведения электронов. Физики также обнаружили, что взаимодействие между электронами играет важную роль в этой задержке.

Новое исследование является одним из первых в серии запланированных экспериментов, которые направлены направленных на изучение динамики электронов в различных молекулярных системах.