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L'énergie circule à travers un système d'atomes ou de molécules par une série de processus tels que les transferts, émissions, ou pourriture. Vous pouvez visualiser certains de ces détails comme passer une balle (l'énergie) à quelqu'un d'autre (une autre particule), sauf que la passe arrive plus vite qu'un clin d'oeil, si vite que les détails de l'échange ne sont pas bien compris. Imaginez le même échange se produisant dans une pièce occupée, avec d'autres qui vous heurtent et qui compliquent et ralentissent généralement la passe. Puis, imaginez à quel point l'échange serait plus rapide si tout le monde prenait du recul et créait une bulle sûre pour que la passe se déroule sans entrave.
Une collaboration internationale de scientifiques, dont la professeure de physique à l'UConn Nora Berrah et le chercheur post-doctoral et auteur principal Aaron LaForge, assisté à cette amélioration induite par des bulles entre deux atomes d'hélium à l'aide de lasers ultrarapides. Leurs résultats sont maintenant publiés dans Examen physique X.
Mesurer l'échange d'énergie entre les atomes nécessite des mesures incroyablement rapides, dit LaForge.
« La raison pour laquelle des échelles de temps plus courtes sont nécessaires est que lorsque vous regardez des systèmes microscopiques, comme des atomes ou des molécules, leur mouvement est extrêmement rapide, à peu près de l'ordre de la femtoseconde (10
-15
s ), c'est le temps qu'il leur faut pour se déplacer de quelques angströms (10
-dix
m), " dit LaForge.
Laforge explique que ces mesures sont faites avec un laser dit à électrons libres, où les électrons sont accélérés à presque la vitesse de la lumière, puis en utilisant des jeux d'aimants, les électrons sont forcés d'onduler, ce qui les amène à libérer des rafales de lumière de courte longueur d'onde. « Avec les impulsions laser ultrarapides, vous pouvez résoudre dans le temps un processus pour déterminer à quelle vitesse ou à quelle vitesse quelque chose se produit, " dit LaForge.
La première étape de l'expérience a été de lancer le processus, dit LaForge :« Les physiciens sondent et perturbent un système afin de mesurer sa réponse en prenant des instantanés rapides de la réaction. Ainsi, essentiellement, nous visons à faire un film moléculaire de la dynamique. Dans ce cas, nous avons d'abord initié la formation de deux bulles dans une nanogouttelette d'hélium. Puis, en utilisant une deuxième impulsion, nous avons déterminé à quelle vitesse ils pouvaient interagir."
Avec une seconde impulsion laser, les chercheurs ont mesuré comment les bulles interagissent :« Après avoir excité les deux atomes, deux bulles se forment autour des atomes. Ensuite, les atomes pourraient se déplacer et interagir les uns avec les autres sans avoir à pousser contre les atomes ou les molécules environnants, " dit LaForge.
