Zeptosekunda to jedna tryliardowa sekundy (tryliard to miliard bilionów) Dotychczas nie udawało się rejestrować zjawisk trwających tak krótko. Obserwowanym obiektem był elektron, uwalniający się z wiązań macierzystego atomu helu.
Gdy fotony światła padają na elektrony, ulegają one pobudzeniu i wyrywają się z atomów. Energia pojedynczego fotonu może zostać pochłonięta całkowicie przez jeden elektron lub podzielona pomiędzy kilka z nich. Wybicie elektronu z atomu – zjawisko znane jako efekt fotoelektryczny – zostało opisane przez Alberta Einsteina w roku 1905.
Podczas wcześniejszych eksperymentów udawało się badać tylko zjawiska zachodzące po wyrzuceniu elektronu z atomu. Teraz niemieccy naukowcy z Instytutu Optyki Kwantowej Maxa Plancka w Garching zaobserwowali samo zachowanie elektronu wyrzucanego z atomu helu – od początku do końca – z zeptosekundową precyzją, mierząc najkrótsze jak dotąd odcinki czasu.
Atom helu wybrano, ponieważ ma tylko dwa elektrony. Podczas serii eksperymentów badacze ostrzeliwali go impulsami, wysyłanymi przez laser ultrafioletowy. W ten sposób pobudzali okrążającą jądro parę elektronów. Impulsy trwały 100 do 200 attosekund (attosekunda jest 1000 razy dłuższa od zeptosekundy).
Dokonując wielu pomiarów i obliczając ich statystyczne rozłożenie, naukowcy mogli ocenić zjawiska trwające 850 zeptosekund.
Zastosowali także laser pracujący w bliskiej podczerwieni. Jego impulsy trwały cztery femtosekundy (femtosekunda to milion zeptosekund). Umożliwiło to wykrycie elektronu, gdy tylko opuścił atom helu. Pole elektromagnetyczne związane z impulsem lasera wpływało na ruch elektrony, przyspieszając go lub spowalniając.
Podczas pomiarów udawało się zmierzyć proporcje, w jakich elektrony dzieliły się energią lasera – czasem jeden z nich pochłaniał ją całą.
Wyniki badań dostarczają ważnych danych na temat zjawisk kwantowych – zwłaszcza zachowania elektronów. Lepsze poznanie zjawisk dotyczących elektronów pozwoli zrozumieć zjawiska takie jak nadprzewodnictwo czy konstruować komputery kwantowe.