เอฟเฟกต์โฟโตอิเล็กทริกใช้เวลานานเท่าไหร่?

เพียง 45 ล้านล้านวินาที (45 attoseconds) ก็เพียงพอแล้วสำหรับโฟตอนเพื่อปลดปล่อยอิเล็กตรอนออกจากพื้นผิวของโลหะ นั่นคือบทสรุปของJoachim Burgdörferจากมหาวิทยาลัยเทคนิคแห่งเวียนนาและเพื่อนร่วมงาน ซึ่งได้ทำการทดลองอย่างชาญฉลาดเพื่อทำการวัดที่แม่นยำที่สุดตลอดระยะเวลาของการปล่อยโฟโตอิเล็กทริก เทคนิคของพวกเขาสัญญาว่าจะให้ข้อมูลใหม่เกี่ยวกับ

วิธีการทำงานของอิเล็กตรอนในวัสดุ

และอาจนำไปสู่การปรับปรุงเทคโนโลยีโฟโตอิเล็กทริกเช่นเซลล์แสงอาทิตย์และส่วนประกอบโทรคมนาคมออปโตอิเล็กทรอนิกส์Albert Einstein อาจมีชื่อเสียงมากที่สุดสำหรับทฤษฎีสัมพัทธภาพของเขา แต่เขาได้รับรางวัลโนเบสาขาฟิสิกส์ปี 1921 จากผลงานของเขาเกี่ยวกับโฟโตอิเล็กทริก ไอน์สไตน์ได้ค้นพบว่าทำไมแสงที่ตกกระทบบนพื้นผิวจึงปล่อยอิเล็กตรอนออกมา แต่ถ้าความถี่ของแสงสูงกว่าเกณฑ์ที่กำหนดเท่านั้น เขาอธิบายปรากฏการณ์นี้โดยสมมติว่าแสงมีอยู่ในรูปของอนุภาคที่ไม่ต่อเนื่อง (ภายหลังเรียกว่าโฟตอน) ซึ่งเป็นส่วนสำคัญในช่วงแรกๆ ในการพัฒนากลศาสตร์ควอนตัม

เนื่องจากเอฟเฟกต์โฟโตอิเล็กทริกเกิดขึ้นเร็วมาก นักฟิสิกส์เคยคิดว่าเวลาการปล่อยรังสีนั้นสั้นเกินกว่าจะวัดได้อย่างแม่นยำ แต่ต้องขอบคุณการพัฒนาของพัลส์เลเซอร์ที่สั้นลงและสั้นลง พวกเขาได้รับการสนับสนุนให้พยายามวัดเวลาการปล่อยก๊าซโดยใช้ “กล้องถ่ายภาพต่อเนื่องแบบ attosecond” สิ่งนี้เกี่ยวข้องกับการยิงเลเซอร์เกินขีดสองจังหวะติดต่อกันที่วัสดุ โดยครั้งแรกจะปล่อยอิเล็กตรอนและอีกอิเล็กตรอนจะเร่งเข้าหาเครื่องตรวจจับ

ปัญหาของเทคนิคนี้คือสำหรับวัสดุส่วนใหญ่ มันไม่สามารถกำหนดเวลาที่ใช้ในการปล่อยอิเล็กตรอนหนึ่งตัวได้ แม้ว่าอิเลคตรอนสองตัวจากสถานะทางอิเล็กทรอนิกส์ที่ต่างกันจะได้รับการปลดปล่อยโดยพัลส์แรก ก็สามารถกำหนดระยะเวลาหน่วงระหว่างการปล่อยได้ .

อะตอม “นาฬิกา”

Burgdörferและเพื่อนร่วมงานได้พัฒนาเทคนิคใหม่ที่ใช้อะตอมของไอโอดีนและฮีเลียมเป็น “นาฬิกา” เพื่อวัดเวลาที่แน่นอนสำหรับการปล่อยอิเล็กตรอนจากโลหะทังสเตน วิธีการนี้เกี่ยวข้องกับการสะสมอะตอมของไอโอดีนบนพื้นผิวทังสเตนและใช้กล้องส่องทางไกลแบบ attosecond เพื่อวัดความล่าช้าระหว่างการปล่อยอิเล็กตรอนจากทังสเตนและการปล่อยอิเล็กตรอนจากไอโอดีน จากนั้นทำการวัดด้วยกล้องสตรีคครั้งที่สองกับก๊าซที่มีไอโอดีนและฮีเลียม ทำให้เกิดความล่าช้าระหว่างการปล่อยอิเล็กตรอนจากไอโอดีนและฮีเลียม

ใช้ฮีเลียมเพราะเป็นอะตอมธรรมดามาก มีอิเล็กตรอนเพียงสองตัว ซึ่งหมายความว่าไม่เหมือนกับทังสเตนและไอโอดีน เวลาที่ปล่อยออกมาสัมบูรณ์สามารถคำนวณได้จากข้อมูลกล้องถ่ายภาพระยะใกอิเล็กตรอนจับเคลื่อนที่บนขอบทีมงานคำนวณว่าเวลาการปล่อยทังสเตนมีช่วงตั้งแต่ 45 attoseconds สำหรับอิเล็กตรอนที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าไปจนถึงประมาณ 100 attoseconds สำหรับอิเล็กตรอนในเปลือกด้านในของอะตอมทังสเตน การวิเคราะห์เวลาของสถานะอิเล็กตรอนต่างๆ ในทังสเตน แสดงให้เห็นว่ากระบวนการปล่อยก๊าซเรือนกระจกมีความซับซ้อนกว่าที่คิดไว้ก่อนหน้านี้

“[เทคนิค] เปิดโอกาสให้เราศึกษากระบวนการทางกายภาพที่สำคัญด้วยความแม่นยำที่ไม่น่าจะเป็นไปได้เมื่อสองสามปีก่อน” Burgdörfer กล่าว “เป็นสาขาการวิจัยที่น่าตื่นเต้นที่ให้ข้อมูลเชิงลึกใหม่ที่โดดเด่น เช่น ฟิสิกส์พื้นผิว และกระบวนการขนส่งอิเล็กตรอนภายในวัสดุ”

งานวิจัยได้อธิบายไว้ในธรรมชาติ

ปกติแล้วเนื้อวัวที่เลี้ยงด้วยหญ้าจะขายได้ราคาสูงกว่าเนื้อวัวทั่วไปเกือบ 50%” ฮาเย็กกล่าว “หากผู้บริโภคยังคงจ่ายราคาที่สูงขึ้นสำหรับเนื้อวัวที่เลี้ยงด้วยหญ้า เกษตรกรสามารถทำกำไรได้แม้จะผลิตโดยรวมน้อยลง”จากการศึกษาของ Hayek และ Garrett ชัดเจนว่าการเปลี่ยนจาก feedlot สำเร็จรูปไปเป็นการผลิตเนื้อสัตว์ที่กินหญ้าทั้งหมดจะต้องใช้ที่ดินมากขึ้นหรือเพิ่มผลผลิตอย่างมากในทุ่งหญ้าที่มีอยู่ แม้ว่าควรย้ำว่าผลกระทบดังกล่าวจะลดลงหากประชาชนเลือกที่จะกินเนื้อสัตว์น้อยลงหลังจากเปลี่ยนผลิตภัณฑ์ ในท้ายที่สุด ตามที่ Hayek ชี้ให้เห็น การตัดสินใจขึ้นอยู่กับผู้บริโภค

วัสดุทั่วไปหลายอย่าง เช่น แก้ว ทรายอัด และยาสีฟันมีความแข็งของของแข็ง แต่มีโครงสร้างจุลภาคที่ไม่เป็นระเบียบของของเหลว แม้จะมีความหลากหลาย แต่ “ของแข็งอสัณฐาน” ดังกล่าวยังมีคุณสมบัติทางกลหลายอย่าง ตอนนี้Eric DeGiuliจาก École Normale Supérieure ในปารีส ได้คิดค้นทฤษฎีภาคสนามที่ได้รับแรงบันดาลใจจากฟิสิกส์ของอนุภาคและสสารควบแน่น ซึ่งเขากล่าวว่าสามารถอธิบายได้ว่าของแข็งอสัณฐานจะมีพฤติกรรมอย่างไรเมื่ออยู่ภายใต้ความเครียด

อะตอมและโมเลกุลภายในของแข็งอสัณฐานถูกล็อคเข้าด้วยกันในอวกาศ แต่ไม่มีโครงสร้างผลึกที่สม่ำเสมอของของแข็งทั่วไป การจัดเรียงที่ไม่เป็นผลึกนี้ให้คุณสมบัติที่มีประโยชน์มากมาย รวมถึงความสามารถในการทนต่อแรงขนาดใหญ่ ตัวอย่างเช่น อาคารสมัยใหม่หลายแห่งสร้างขึ้นโดยใช้คอนกรีตอัดแรง ในขณะที่โทรศัพท์มือถือบางรุ่นทำจากแก้วโลหะ ซึ่งเป็นของแข็งอสัณฐานที่มีคุณสมบัติเป็นโลหะหลายอย่าง เช่น การนำไฟฟ้า แต่แข็งแกร่งกว่าโลหะมาก

อย่างไรก็ตาม เมื่อแก้วและของแข็งอสัณฐานอื่นๆ อยู่ภายใต้ความเค้นเฉือน พวกมันจะได้รับผลกระทบจาก “หิมะถล่ม” ความเครียดระดับหนึ่งทำให้ส่วนหนึ่งของวัสดุไม่เสถียร ซึ่งจะนำไปสู่ความไม่เสถียรในส่วนอื่น เป็นต้น ซึ่งทำให้ยากต่อการคาดการณ์ว่าวัสดุอสัณฐานจะแตกตัวในระดับใด ดังนั้นวิศวกรจึงมักต้องสร้างส่วนต่างความปลอดภัยที่มากและราคาสูง

ทฤษฎีอันล้ำค่านักวิทยาศาสตร์ได้สังเกตเห็นหิมะถล่มนี้โดยการบีบอัดเสาสูงระดับนาโนเมตรจนพังทลาย แต่การคาดการณ์ผลลัพธ์เหล่านั้นให้ได้ขนาดมหภาคนั้น “ค่อนข้างท้าทาย” DeGiuli กล่าว เนื่องจากจำเป็นต้องพิจารณาวัสดุที่มีรูปร่างและองค์ประกอบที่หลากหลาย เขากล่าวว่าสิ่งนี้ทำให้ทฤษฎีที่ดีมีค่า “ทฤษฎีสามารถแนะนำคุณในการสร้างวัสดุที่มีคุณสมบัติเฉพาะ” เขากล่าว

Credit : เกมส์ออนไลน์แนะนำ >>>ป๊อกเด้งออนไลน์ ขั้นต่ำ 5 บาท