247 Zeptosekunden: Die bisher kürzeste Zeiteinheit wurde gemessen

Uhr, Zeit, Zeitreise Bildquelle: Public Domain
Es ist eine Sache, Maßeinheiten in der Theorie zu definieren. Sie in der Praxis dann auch zu messen, stellt Wissenschaftler vor ganz andere Herausforderungen. Nun ist es aber gelungen, die kürzeste Zeitspanne in der Forschungsgeschichte genau zu erfassen. Geschafft haben das Wissenschaftler um Reinhard Dörner an der Goethe-Universität Frankfurt am Main. Ihnen ist es gelungen, die Zeitspanne von 247 Zeptosekunden genau zu erfassen. Die praktische Umschreibung klingt dabei einfach nachvollziehbar, ist aber schon mit dem zweiten Gedanken kaum zu erfassen: Es handelt sich um die Zeit, die das Licht benötigt, um die Strecke zwischen den beiden Atomen eines Wasserstoff-Moleküls zu überbrücken.

Eine Zeptosekunde gibt den Billionsten Teil eines Milliardstel Teils einer Sekunde an. In der herkömmlichen Schreibweise hätte man hier 20 Nullen und eine anschließende Eins hinter dem Komma zu vermerken. Der Aufwand, in der Praxis auf eine solche Messgenauigkeit zu kommen, ist enorm. Es gelang vor einiger Zeit auch schon einmal die Zeitspanne von 850 Zeptosekunden zu messen - das war im Jahr 2016.

Große Instrumente für kleine Messungen

Fortschritte sind in dem Bereich aber auf jeden Fall zu verzeichnen. Immerhin wurde erst im Jahr 1999 ein Nobelpreis dafür vergeben, den Millionsten Teil eines Milliardsten Teils einer Sekunde zu messen - die Femtosekunde. Mit dieser Einheit lassen sich die Zeitspannen angeben, in denen chemische Bindungen aufgebaut oder getrennt werden.

Für die nun erfolgte Messung der bisher kürzesten Zeitspannen benötigt man äußerst komplexe Systeme. Die Forscher um Dörner griffen auf das Deutsche Elektronen-Synchrotron (DESY) zurück, einen in Hamburg betriebenen Teilchenbeschleuniger. An diesem wurde ein Partikel mit einer so hohen Energie ausgestattet, dass er es schaffte, erst eines und dann das zweite Elektron aus einem Wasserstoff-Molekül herauszuschießen - die Zeitspanne zwischen den beiden Ereignissen erzeugte eine Interferenz, die als Muster mit dem Cold Target Recoil Ion Momentum Spectroscopy (COLTRIMS)-Mikroskop erfasst werden konnte. Dabei handelt es sich um einen Teilchen-Detektor, der auch schon zuvor für die Messung von Reaktionsgeschwindigkeiten genutzt wurde.

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