Em um experimento único, os pesquisadores cronometraram quanto tempo leva para um elétron ser emitido de um átomo. O resultado é 0,000 000 000 000 000 02 segundos, ou 20 bilionésimos de um bilionésimo de segundo. O cronômetro dos pesquisadores consiste em pulsos de laser extremamente curtos. Esperançosamente, os resultados ajudarão a fornecer novos insights sobre alguns dos processos mais fundamentais da natureza.

Pesquisadores de Lund, Estocolmo e Gotemburgo, na Suécia, documentaram o momento incrivelmente breve em que dois elétrons em um átomo de neon são emitidos.

"Quando a luz atinge o átomo, os elétrons absorvem a energia da luz. Um instante depois, os elétrons são liberados dos poderes de ligação do átomo. Este fenômeno, chamado fotoionização, é um dos processos mais fundamentais da física e foi primeiro mapeado teoricamente por Albert Einstein, que recebeu o Prêmio Nobel de Física em 1921 por esta descoberta particular ", diz Marcus Isinger, estudante de doutorado em atofísica na Lund University na Suécia.

A fotoionização trata da interação entre a luz e a matéria. Essa interação é fundamental para a fotossíntese e a vida na Terra - e permite que os pesquisadores estudem os átomos.

"Quando átomos e moléculas sofrem reações químicas, os elétrons são os que fazem o trabalho pesado. Eles se reagrupam e se movem para permitir que novas ligações entre as moléculas sejam criadas ou destruídas. Seguir esse processo em tempo real é uma espécie de Santo Graal dentro da ciência. Agora estamos um passo mais perto ", diz Marcus Isinger.

Embora o néon seja um átomo relativamente simples com um total de dez elétrons, o experimento exigiu um tempo extremamente cuidadoso, com um nível de precisão de um bilionésimo de um bilionésimo de um segundo (conhecido como um attossegundo), e detecção de elétrons extremamente sensível que poderia distinguir entre elétrons cuja velocidade diferia apenas por cerca de um milésimo de um attojoule (um milionésimo da energia estacionária de um elétron).

A descoberta confirma vários anos de trabalho teórico e mostra que a atofísica está pronta para assumir moléculas mais complexas.

"Ser capaz de observar como as moléculas trocam elétrons durante uma reação química abre a porta para tipos completamente novos de estudos de uma série de processos biológicos e químicos fundamentais."

A nova técnica de medição contorna a limitação formulada pelo pai da física quântica, Werner Heisenberg, em 1927. De acordo com o "princípio da incerteza de Heisenberg", não é possível determinar a posição e a velocidade de um elétron no mesmo instante. Contudo, agora, os pesquisadores suecos mostraram que pode, na verdade, ser feito:por meio da superposição (ou seja, interferência) de dois pulsos curtos de luz com comprimentos de onda diferentes.