Dans une expérience unique, les chercheurs ont calculé combien de temps il faut pour qu'un électron soit émis par un atome. Le résultat est 0,000 000 000 000 000 02 secondes, ou 20 milliardièmes de milliardième de seconde. Le chronomètre des chercheurs est constitué d'impulsions laser extrêmement courtes. Avec un peu de chance, les résultats aideront à fournir de nouvelles informations sur certains des processus les plus fondamentaux de la nature.

Des chercheurs de Lund, Stockholm et Göteborg en Suède ont documenté le moment incroyablement bref où deux électrons dans un atome de néon sont émis.

"Quand la lumière frappe l'atome, les électrons absorbent l'énergie de la lumière. Un instant plus tard, les électrons sont libérés des pouvoirs de liaison de l'atome. Ce phénomène, appelé photoionisation, est l'un des processus les plus fondamentaux de la physique et a d'abord été cartographié théoriquement par Albert Einstein, qui a reçu le prix Nobel de physique en 1921 pour cette découverte particulière", dit Marcus Isinger, doctorant en attophysique à l'université de Lund en Suède.

La photoionisation concerne l'interaction entre la lumière et la matière. Cette interaction est fondamentale pour la photosynthèse et la vie sur Terre – et permet aux chercheurs d'étudier les atomes.

"Lorsque les atomes et les molécules subissent des réactions chimiques, les électrons sont ceux qui font le gros du travail. Ils se regroupent et se déplacent pour permettre la création ou la destruction de nouvelles liaisons entre molécules. Suivre un tel processus en temps réel est un peu un Saint Graal au sein de la science. Nous avons maintenant fait un pas de plus », dit Marcus Isinger.

Bien que le néon soit un atome relativement simple avec un total de dix électrons, l'expérience a nécessité à la fois un timing extrêmement minutieux, avec un niveau de précision au milliardième de milliardième de seconde (appelé attoseconde), et une détection d'électrons extrêmement sensible qui pouvait distinguer les électrons dont la vitesse ne différait que d'environ un millième d'attojoule (un millionième de l'énergie stationnaire d'un électron).

Cette découverte confirme plusieurs années de travaux théoriques et montre que l'attophysique est prête à s'attaquer à des molécules plus complexes.

"Être capable d'observer comment les molécules échangent des électrons au cours d'une réaction chimique ouvre la porte à des types d'études complètement nouveaux d'un certain nombre de processus biologiques et chimiques fondamentaux."

La nouvelle technique de mesure contourne la limitation formulée par le père de la physique quantique, Werner Heisenberg, en 1927. Selon le "principe d'incertitude de Heisenberg", il n'est pas possible de déterminer la position et la vitesse d'un électron au même instant. Cependant, maintenant, les chercheurs suédois ont montré qu'il peut, En réalité, être fait :par superposition (c'est-à-dire par interférence) de deux courtes impulsions lumineuses de longueurs d'onde différentes.