Des physiciens de l’Université de Goethe en Allemagne ont réussi à mesurer un événement de 247 zeptosecondes, soit un triliardième de seconde, le temps le plus court jusqu’ici mesuré.

Il s’ait du temps que met un photon (particule élémentaire de masse et de charge nulle, le photon est l’aspect corpusculaire de la lumière), à traverser une molécule de dihydrogène, mesuré en utilisant un microscope spécial et un laser à rayons X, annonce-t-on, sur la plateforme scientifique ” Futura Sciences “.

Il s’agit d’une nouvelle échelle de temps qui vient d’être franchie par les physiciens, a-t-on indiqué de même source.

Depuis 1999, le chimiste égyptien Ahmed Hassan Zewail recevait le prix Nobel pour avoir mesuré des réactions chimiques à l’aide de flashs lasers ultrarapides (femtoseconde : 10-15 secondes), typiquement la durée de formation de liaisons ou de rupture de liaisons entre des molécules chimiques.

Un nouveau pallier vient d’être franchi

Lorsqu’ils sont éjectés de l’atome d’hydrogène, les électrons forment des ondes d’interférence (en violet clair). La durée que le photon (flèche jaune à gauche) met à traverser les atomes d’hydrogène (dont le noyau apparaît en rouge) peut ainsi être mesurée grâce au léger décalage vers la droite des ondes d’interférence.

Dans les notions de physique, grâce à l’expérience des fentes de Young, on sait que les électrons se comportent à la fois comme des particules et comme des ondes. Lorsqu’on fait passer les électrons par deux fentes, leurs ondes produisent des interférences que l’on peut observer.

Ce sont ces interférences qu’ont utilisées les scientifiques pour mesurer le temps d’éjection des électrons de la molécule de dihydrogène.

Ils ont irradié la molécule avec les rayons X du synchrotron Petra III au centre d’accélération Desy de Hambourg, de manière à ce que l’énergie des rayons X soit suffisante pour éjecter les deux électrons de la molécule, rappelle Futura Sciences.

Lorsque le premier électron est éjecté, il produit une onde qui se propage dans le premier atome, puis dans le deuxième. Pareil lorsque le deuxième électron est arraché. Il se forme donc deux ondes qui s’annulent ou s’ajoutent : ce sont les fameuses interférences.

Le temps que met le photon à traverser une molécule

Les chercheurs ont observé ces interférences à l’aide du microscope à réaction Coltrims, un appareil qui rend visibles les processus de réaction ultra-rapides dans les atomes et les molécules. En même temps que le modèle d’interférence, le microscope a également permis de déterminer l’orientation de la molécule de dihydrogène : lorsque que le deuxième électron est éjecté de la molécule d’hydrogène, les noyaux d’hydrogène restant disparaissent et sont détectés.

” Nous avons ainsi pu utiliser l’interférence des deux ondes électroniques pour calculer précisément quand le photon a atteint le premier et quand il a atteint le second atome d’hydrogène, explique Sven Grundmann, dont la thèse de doctorat constitue la base de l’article scientifique paru dans Science, cité par FS.