Pesquisadores da EPFL desenvolveram um método para medir a duração de eventos quânticos ultrarrápidos sem usar um relógio externo. Ao analisar mudanças no spin dos elétrons durante a fotoemissão, descobriram que os tempos de transição variam significativamente com base na estrutura atômica do material. Estruturas mais simples levam a atrasos maiores, de 26 a mais de 200 attosegundos.
Os físicos há muito lutam para medir o tempo na escala quântica, onde eventos como transições de elétrons ocorrem em attosegundos—10^{-18} segundos. Os métodos tradicionais dependem de relógios externos, que podem interferir nos delicados processos quânticos. Como nota o Professor Hugo Dil da EPFL, «O problema central é o papel geral do tempo na mecânica quântica, e especialmente a escala temporal associada a uma transição quântica.»/n/nPara resolver isso, a equipe de Dil empregou técnicas de interferência quântica, evitando qualquer dispositivo de temporização externo. Eles usaram espectroscopia de fotoemissão resolvida em spin e ângulo (SARPES), na qual luz de sincrotron excita elétrons em um material, fazendo-os escapar enquanto carregam informação de spin. Esse spin codifica a duração da transição dos estados de energia inicial para final após a absorção do fóton./n/nA primeira autora, Fei Guo, explica: «Esses experimentos não requerem uma referência externa ou relógio, e fornecem a escala temporal necessária para a função de onda do elétron evoluir de um estado inicial para um estado final de energia mais alta após a absorção do fóton.»/n/nOs pesquisadores testaram materiais com geometrias atômicas variadas: cobre tridimensional, dissulfeto de titânio em camadas (TiSe₂) e ditelureto de titânio (TiTe₂), e telureto de cobre em forma de cadeia (CuTe). No cobre, a transição durou cerca de 26 attosegundos. Materiais em camadas mostraram atrasos de 140 a 175 attosegundos, enquanto o CuTe excedeu 200 attosegundos. Esses resultados indicam que estruturas de menor simetria prolongam as transições quânticas./n/nDil destaca o impacto mais amplo: «Além de fornecer informação fundamental para entender o que determina o atraso temporal na fotoemissão, nossos resultados experimentais oferecem mais insights sobre os fatores que influenciam o tempo no nível quântico.»/n/nO estudo, publicado em Newton (DOI: 10.1016/j.newton.2025.100374), envolveu colaboradores de instituições incluindo o Paul Scherrer Institut e a University of Tokyo. Essa abordagem pode auxiliar no design de materiais com propriedades quânticas precisas para tecnologias futuras.
