Un team di scienziati ha battuto il record per il più breve impulso mai creato: hanno prodotto un segnale lungo solo 53 attosecondi. Sono 53 miliardesimi di secondo.
I ricercatori affermano che il loro nuovo risultato sugli elettroni potrebbe portare a microscopi elettronici più accurati e potrebbe anche accelerare la trasmissione dei dati nei chip dei computer, secondo un comunicato stampa istituzionale.
Gli impulsi di elettroni sono un fenomeno fisico che si verifica quando un flusso di elettroni attraversa un materiale. Questi impulsi sono utilizzati in molti dispositivi elettronici, tra cui televisori, computer e dispositivi di comunicazione.
Impulsi brevi consentono una maggiore velocità di trasmissione dei dati, Eleftherios Goulielmakis e colleghi dell’Università di Rostock in Germania hanno lavorato per ridurre il più possibile la lunghezza di questi impulsi, al fine di contribuire a migliorare le applicazioni informatiche e i microscopi elettronici.
Nei circuiti ordinari, i loro impulsi sono limitati dalla frequenza alla quale possono oscillare all’interno della materia. Secondo Goulielmakis, un impulso dovrebbe durare almeno mezzo ciclo di queste oscillazioni a causa del fatto che è il ciclo che crea una “forza di spinta” per essi. La luce, nel frattempo, oscilla a una frequenza molto più alta, il che ha portato Goulielmakis e il suo team a utilizzare un breve lampo di luce per innescare un loro impulso.
Utilizzando questa tecnica nel 2016, gli scienziati hanno creato un lampo di luce visibile della durata di soli 380 attosecondi. Ora, hanno fatto un ulteriore passo avanti e hanno usato i laser per farli cadere dalla punta di un ago di tungsteno e nel vuoto. Usando questo metodo, hanno registrato un impulso di elettroni di 53 attosecondi. Secondo Goulielmakis, questo è un quinto del tempo che impiegherebbe un elettrone per orbitare intorno al suo nucleo in un atomo di idrogeno.
Un impulso di elettroni così breve potrebbe migliorare i microscopi elettronici, consentendo loro di rivelare più chiaramente il movimento delle particelle.
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Il principio di base degli impulsi di elettroni è il loro movimento in un materiale. Gli elettroni si muovono all’interno di un materiale a causa dell’applicazione di una forza esterna, come una differenza di potenziale elettrico. Quando una quantità sufficiente di energia viene fornita ad essi che possono superare la barriera di potenziale del materiale e iniziare a muoversi liberamente. Questo processo viene chiamato ionizzazione.
Una volta ionizzati, essi possono essere accelerati da un campo elettrico esterno. Questo può essere fatto utilizzando una serie di dispositivi, come una griglia di accelerazione o una serie di piastre di tensione. L’effetto dell’accelerazione è quello di aumentare la loro velocità, che a sua volta aumenta l’energia cinetica degli elettroni.
Una volta che sono stati accelerati, essi possono essere indirizzati verso una determinata zona del materiale utilizzando una serie di dispositivi di indirizzamento, come una griglia di deflessione o una serie di magneti. Questo processo viene utilizzato per generare un flusso controllato che può essere utilizzato per creare un’immagine su uno schermo televisivo o per generare un segnale di comunicazione.
Gli impulsi di elettroni sono anche utilizzati in molti dispositivi medici, come gli acceleratori lineari utilizzati per generare raggi X per la radioterapia. In questi dispositivi, vengono accelerati a velocità estremamente elevate e quindi indirizzati verso un obiettivo, dove collidono con i nuclei atomici del materiale. Questo processo genera una quantità enorme di energia che viene convertita in raggi X.
In sintesi questi impulsi sono un fenomeno fisico in cui si ottiene un flusso controllato di elettroni ionizzati attraverso un materiale, utilizzando una serie di dispositivi di accelerazione e di indirizzamento.
