Különleges méréstechnikával lesz először lehetőség arra, hogy ezeket a mozgásokat közvetlenül megfigyeljük, és megértsük annak a mikroszkopikus okát, hogy egy testünket képező fontos fehérjemolekula például mért változtatta meg a struktúráját, mért vezetett egy bizonyos betegség kialakulásához.
Attoszekundumnak nevezik a másodperc 10 a mínusz 18. hatványát, vagyis ezertrilliomod részét. Krausz Ferenc és német kutatócsoportja le tudta fényképezni a kvantummechanika legrejtélyesebb jelenségét, az úgynevezett alagúteffektust, amikor az elektron ilyen, eddig érzékelhetetlenül rövid idő alatt elhagyja az atomot.
A kvantumrészecskék világában vagyunk, már nem is az atomok, hanem az elektronok között, hihetetlenül kicsi időtartamok és kicsi méretek világában. Ebben a tartományban úgy kell az alagútmikroszkópot elképzelni, mintha megfognánk az Eiffel tornyot, fejre állítanánk, a végére egy icipici kis vékony tűt helyeznénk, mint egy csápot, és azzal próbálnánk a felszín felett 1 mm-re tapogatózni.
Ahhoz, hogy az elektron legyőzze az atommag vonzását, többlet energiára van szüksége. Mintha át kellene másznia egy hegyen. Elméleti számításokból, és közvetett megfigyelésekből viszont régóta tudjuk, hogy az elektron képes kevesebb energiával is átjutni ezen az akadályon, mintha csak átsurranna egy alagúton. Ezt nevezi a kvantummechanika, illetőleg a fizikusok alagúteffektusnak. És túlzás nélkül állítható, hogy ez a kvantumelmélet egyik legmeghökkentőbb előrejelzése. Most először sikerült ezt a jelenséget közvetlenül megfigyelni, mintegy lefényképezni.
Ugyanúgy, mintha egy nagyon gyorsan mozgó objektumot szeretnénk lefényképezni, mondjuk egy Forma 1-es autót , ahogy áthalad a célvonalon, ügyelnünk kell arra, hogy a filmet csak nagyon rövid ideig világítsuk meg. Olyan rövid ideig, hogy azalatt a versenyautó alig mozogjon. Tehát mintegy megmerevedjen. Ez a feltétele annak, hogy egy éles képet tudjunk készíteni erről a versenyautóról.
Hogyha a mikroszkopikus részecskék mozgását hasonlóan szeretnénk idézőjelben mondva lefényképezni, akkor ennek megfelelő rövidségű felvillanásokat kell alkalmaznunk, és így jutunk a fento-, illetőleg attoszekundumos impulzusok tartományába. Ehhez speciális lézerfényre, és különleges méréstechnikára van szükség - magyarázza a kísérlet lényegét Krausz Ferenc, a Max Planc Kvantumoptikai Kutatóintézet igazgatója, akit májusban az MTA külső tagjává választottak. - Tulajdonképpen nem csak egyetlen "fényképet", hanem egymást gyorsan követő képek egész sorozatát sikerült felvennünk, és ezekből a fényképekből pontosan rekonstruáltuk, hogy néhány száz attoszekundumon belül, hogyan hagyta el az elektron ezt az atomot körülvevő falat, ami őt normális esetben az atomon belül tartja, hogyan hatolt azon át, és hogyan vált egyszer s mindenkorra szabaddá.
Ily módon sikerült a kvantummechanika egyik legnehezebben elképzelhető, legmeghökkentőbb jelenségét közvetlen módon bizonyítani. És az a méréstechnika, amit itt bevetettek, sok más folyamat megfigyelésére, kontrollálására is alkalmas, amelyeknek a gyakorlati jelentősége jóval nagyobb, mint az alagút effektusé, és amelyek előbb vagy utóbb a mindennapi életben is fontos következményekkel járhatnak.
Egy példa: az elektronok, a testünket képező atomokat molekulákká ragasztják össze, és abban a pillanatban, amikor ilyen két atomot összekötő kötésben résztvevő elektron valami oknál fogva elmozdul a helyéről, az azzal járhat, hogy ennek a molekulának a szerkezete megváltozhat, aminek például olyan következményei lehetnek, hogy rákos betegség kezd kialakulni. Ezzel a méréstechnikával lesz először lehetőség arra, hogy ezeket a mozgásokat közvetlenül megfigyeljük, és megértsük annak a mikroszkopikus okát, hogy egy testünket képező fontos fehérjemolekula például mért változtatta meg a struktúráját, mért vezetett egy bizonyos betegség kialakulásához.
Esti Judit interjúja nyomán
(2007.05.30. 11:17)
