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André
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Inscrit le: 07 Jan 2007
Messages: 11029
Localisation: Montreal 45.500°N, 73.580°W
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 Posté le: Lun 20 Sep 2010 12:13 am Sujet du message: L'électron qui avait du retard |
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SAlut à tous
À l'aide d'impulsions laser ultrabrèves, des physiciens ont révélé les tout premiers instants de l'éjection d'un électron d'un atome par effet photoélectrique.
Thorsten Naeser/Institut Max Planck d’optique quantique
La chambre attoseconde : un laser pulsé ultraviolet (en bleu) excite des atomes de néon (en vert), lesquels émettent des électrons.
Le délai entre l’émission d’un électron d'une couche profonde et celle d’un électron d'une couche superficielle est évalué à l’aide d’un laser pulsé infrarouge (en rouge).
L'effet photoélectrique est l'un des phénomènes physiques qui, au début du XXe siècle, ont conduit à la formulation de la mécanique quantique : lorsqu'on expose un atome à un rayonnement de fréquence suffisamment élevée, une partie de l'énergie du rayonnement est absorbée par l'un des électrons de l'atome, électron qui s'échappe alors de l'atome.
L"émission de l'électron est si rapide que, jusqu'à présent, dans les modèles, on la considérait instantanée.
Une équipe internationale de physiciens, notamment de l'Institut Max Planck d'optique quantique de Garching, en Allemagne, vient de montrer que l'électron pourrait être émis avec un retard, et que ce retard dépendrait de l'état quantique dans lequel il se trouvait au sein de l'atome.
Si un retard existait sans avoir été détecté, il devait être infime, de l'ordre de quelques dizaines d'attosecondes (une attoseconde vaut 10–18 seconde, soit un milliardième de milliardième de seconde).
Pour mettre en évidence un retard de cet ordre, les chercheurs ont utilisé deux impulsions lumineuses ultrabrèves synchronisées.
L'une, ultraviolette, dure quelques dizaines d'attosecondes ; elle fournira à l'électron l'énergie suffisante pour s'échapper.
L'autre impulsion, infrarouge, est un flash un peu plus long – quelques femtosecondes (une femtoseconde vaut 10–15 seconde) – et plus intense ; c'est elle qui mesure le retard de l'électron. Voici comment.
Lorsqu'un électron est émis à la suite de l'absorption du rayonnement ultraviolet, il tombe sous l'influence du champ électromagnétique associé au flash infrarouge.
Ce champ modifie légèrement la vitesse de l'électron.
Cette modification dépend, d'une part, du moment où l'impulsion infrarouge atteint l'atome par rapport au flash ultraviolet initial – moment que les chercheurs contrôlent avec précision – et, d'autre part, du retard de l'électron.
Les chercheurs ont mesuré la vitesse de l'électron dans le champ infrarouge en fonction du délai entre les deux impulsions laser.
Ils ont ainsi observé, dans un gaz d'atomes de néon, un décalage temporel des courbes de vitesse mesurées, selon que les électrons sont ionisés depuis une couche électronique profonde (orbitale 2s) ou superficielle (orbitale 2p) de l'atome.
Ce décalage pourrait être dû à un délai entre l'excitation de l'atome par l'impulsion ultraviolette et le moment où l'électron s'échappe effectivement de l'atome et subit l'effet du champ infrarouge.
Ce délai serait plus long d'environ 20 attosecondes pour un électron émis depuis la couche superficielle que pour celui émis depuis la couche profonde.
Cependant, la communauté des physiciens demeure prudente.
En 2007, la même équipe avait observé, à l'aide d'un dispositif similaire, mais appliqué à un solide – un cristal de tungstène –, un retard d'environ 100 attosecondes entre les électrons émis depuis la bande de conduction du cristal et ceux provenant de couches plus profondes.
« Aujourd'hui encore, concernant cet effet dans les solides, il y a autant d'interprétations que d'études théoriques », constate Fabien Quéré, chercheur à l'Institut Rayonnement Matière de Saclay, au CEA.
« Si ces nouveaux travaux montrent que l'étude est désormais possible à l'échelle d'un atome, la cause des retards observés fait encore l'objet de vifs débats. »
Une interprétation envisagée est la suivante : au moment où il émet un électron, l'atome devient un ion chargé positivement.
Ce changement modifie les niveaux d'énergie des électrons restants, lesquels ajustent leur énergie à ces nouveaux niveaux en transférant leur surplus à l'électron sur le départ.
Ce transfert pourrait être la cause du retard de l'électron.
La détermination du retard, même relatif, permettrait alors de mieux comprendre la dynamique des interactions des électrons dans les atomes.
La source ;
http://www.dossierpourlascience.fr/ewb_pages/a/actualite-l-electron-qui-avait-du-retard-25554.php
Amicalement
_________________
Etrange époque où il est plus facile de désintégrer l' atome que de vaincre un préjugé.
Einstein, Albert, |
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