Wszystko bowiem wskazuje na to, że po raz pierwszy udało się zobaczyć jedne z najbardziej ulotnych cząstek we wszechświecie, czyli elektrony. Oznacza to, że w najbliższym czasie naukowcy będą mogli dokładniej przyjrzeć się ich naturze i spróbować odpowiedzieć na liczne wciąż pytania dotyczące ich zachowania.
Wyzwanie przed jakim stanęli naukowcy pracujący pod kierownictwem Mohammeda Hassana z Uniwersytetu w Arizonie chcący sfotografować elektrony było ogromne. Jakby nie patrzeć, konieczne było stworzenie najszybszego mikroskopu świata, który będzie w stanie uchwycić elektrony w ruchu. Zważając na to, że elektrony poruszają się z prędkościami rzędu 2200 kilometrów na sekundę, wyzwanie było naprawdę imponujące.
Czytaj także: Naukowcy stworzyli nowatorski kryształ. Nie ma w nim ani jednego atomu
Badacze postanowili stworzyć nową wersję transmisyjnego mikroskopu elektronowego. Siłą rzeczy, jeżeli chcemy za pomocą mikroskopu uchwycić coś tak szybkiego jak elektron, musimy mieć do dyspozycji urządzenie o niespotykanej dotąd precyzji. W tym przypadku konieczne było stworzenie możliwości emitowania impulsów elektronowych trwających kwintylionowe części sekundy. Na początku XXI wieku inżynierom udało się opracować zupełnie nowatorskie metody generowania impulsów attosekundowych, za co zresztą otrzymali Nagrodę Nobla z fizyki w 2023 roku.
Pracując w zakresie attosekund na przestrzeni ostatnich dwóch dekad fizycy powoli zaczęli odkrywać jak elektrony przenoszą ładunki oraz jak zachowują się wewnątrz nadprzewodników. Lista odkryć wynikająca z tej precyzji rośnie z roku na rok. Technologia ta wciąż jednak nie pozwalała na dosłowne uchwycenie elektronu „w locie”. Na to trzeba było poczekać kolejne dwie dekady, kiedy uda się technologię udoskonalić na tyle, aby przejść z poziomu dokładności rzędu kilku attosekund do jednej attosekundy. Warto tutaj uświadomić sobie jedną kluczową rzecz: attosekunda ma się do sekundy tak, jak sekunda do wieku wszechświata.
Czytaj także: Einstein jednak miał rację? Szczególna teoria względności sprawdzona podczas wyjątkowego eksperymentu
Każdy taki attosekundowy impuls uderza w badaną próbkę. Jeżeli akurat w tym momencie przechodzi przez nią elektron, zwalnia impuls i odkształca kształt czoła fali wiązki elektronów. tak zmieniona wiązka jest powiększana przez soczewkę, a następnie ląduje na materiale fluorescencyjnym. Tak powstaje obraz wyjątkowo szybkiego ruchu elektronów w próbce. Naukowcy już teraz określili swoją nową metodę badania elektronów mianem attomikroskopii.
Wszystko zatem wskazuje na to, że nowy mikroskop otworzy naukowcom wrota na zupełnie nowe badania nad zachowaniem i ruchem elektronów. To doskonała wiadomość dla wszystkich fizyków i chemików, którzy czekają na kluczowe informacje na temat tego jak elektrony przemieszczają się po swoich orbitach wewnątrz elektronów. Pytań jest wiele, ale jak zazwyczaj wskazuje rozwój naukowy, wraz z pojawieniem się nowej wiedzy, pojawią się także nowe pytania, których dzisiaj nikt nie jest w stanie jeszcze zadać.