Кога е слободна во ладен простор, молекулата спонтано ќе се олади со забавување на нејзината ротација и губење на ротационата енергија при квантните транзиции.Физичарите покажаа дека овој ротационен процес на ладење може да се забрза, забави или дури и да се преврти со судири на молекулите со околните честички .googletag.cmd.push(function() { googletag.display('div-gpt-ad-1449240174198-2');
Истражувачите од Институтот за нуклеарна физика Макс-Планк во Германија и Астрофизичката лабораторија Колумбија неодамна спроведоа експеримент чија цел беше да се измерат стапките на квантна транзиција предизвикани од судири меѓу молекулите и електроните. Нивните наоди, објавени во Physical Review Letters, го даваат првиот експериментален доказ од овој сооднос, кој претходно беше само теоретски проценет.
„Кога електроните и молекуларните јони се присутни во слабо јонизиран гас, популацијата на молекули на најниско квантно ниво може да се промени за време на судирите“, изјави Абел Калоси, еден од истражувачите кои ја спровеле студијата, за Phys.org.“ Пример за ова. процесот е во меѓуѕвездени облаци, каде што набљудувањата покажуваат дека молекулите се претежно во нивните најниски квантни состојби. Привлечноста помеѓу негативно наелектризираните електрони и позитивно наелектризираните молекуларни јони го прави процесот на судир на електрони особено ефикасен“.
Со години, физичарите се обидуваат теоретски да утврдат колку силно слободните електрони комуницираат со молекулите за време на судирите и на крајот ја менуваат нивната ротациона состојба. Сепак, досега нивните теоретски предвидувања не се тестирани во експериментално опкружување.
„До сега, не се направени никакви мерења за да се утврди валидноста на промената на нивоата на ротациона енергија за дадена густина и температура на електроните“, објаснува Калоси.
За да го соберат ова мерење, Калоси и неговите колеги донесоа изолирани наелектризирани молекули во близок контакт со електрони на температури околу 25 Келвини. Ова им овозможи експериментално да ги тестираат теоретските претпоставки и предвидувања наведени во претходните трудови.
Во нивните експерименти, истражувачите користеле криогенски прстен за складирање во Институтот за нуклеарна физика Макс-Планк во Хајделберг, Германија, дизајниран за селективни молекуларни јонски зраци. Во овој прстен, молекулите се движат во орбити слични на тркачката патека во криоген волумен кој во голема мера е испразнет од сите други позадински гасови.
„Во криоген прстен, складираните јони можат радијативно да се изладат до температурата на ѕидовите на прстенот, давајќи јони исполнети на најниските неколку квантни нивоа“, објаснува Калоси. единствениот опремен со специјално дизајниран електронски сноп кој може да се насочи во контакт со молекуларни јони. Јоните се складираат неколку минути во овој прстен, а ласерот се користи за испитување на ротационата енергија на молекуларните јони.
Со избирање на специфична оптичка бранова должина за неговиот ласер со сонда, тимот може да уништи мал дел од складираните јони доколку нивните ротациони енергетски нивоа се совпаѓаат со таа бранова должина. Потоа открија фрагменти од нарушените молекули за да добијат таканаречени спектрални сигнали.
Тимот ги собра своите мерења во присуство и отсуство на судири на електрони. Ова им овозможи да детектираат промени во хоризонталната популација под условите на ниска температура поставени во експериментот.
„За да се измери процесот на судири што ја менуваат ротационата состојба, неопходно е да се осигура дека има само најниско ниво на ротациона енергија во молекуларниот јон“, рече Калоси. волумени, користејќи криогенско ладење до температури далеку под собната температура, која често е блиску до 300 Келвини. Во овој волумен, молекулите можат да се изолираат од сеприсутните молекули, инфрацрвеното топлинско зрачење на нашата околина“.
Во нивните експерименти, Калоси и неговите колеги беа во можност да постигнат експериментални услови во кои судирите на електрони доминираат во радијативните транзиции.
„Откривме дека стапката на ротациона транзиција предизвикана од електрони се совпаѓа со претходните теоретски предвидувања“, рече Калоси.“ Нашите мерења го обезбедуваат првиот експериментален тест на постоечките теоретски предвидувања. Очекуваме дека идните пресметки ќе се фокусираат повеќе на можните ефекти од судирите на електрони врз популациите на најниско ниво на енергија во ладни, изолирани квантни системи“.
Покрај потврдувањето на теоретските предвидувања во експериментално опкружување за прв пат, неодамнешната работа на оваа група истражувачи може да има важни истражувачки импликации. На пример, нивните наоди сугерираат дека мерењето на стапката на промена на квантната енергија предизвикана од електрони може да биде од клучно значење кога се анализираат слабите сигнали на молекулите во вселената откриени со радио телескопи или хемиската реактивност во тенка и ладна плазма.
Во иднина, овој труд би можел да го отвори патот за нови теоретски студии кои повнимателно го разгледуваат ефектот на судирите на електрони врз зафаќањето на ротационите нивоа на квантната енергија во студените молекули. Ова може да помогне да се открие каде судирите на електрони имаат најсилен ефект, што можно е да се спроведат подетални експерименти на терен.
„Во криогенскиот прстен за складирање, планираме да воведеме повеќе разновидна ласерска технологија за испитување на нивоата на ротациона енергија на повеќе диатомски и полиатомски молекуларни видови“, додава Калоси. . Лабораториските мерења од овој тип ќе продолжат да се надополнуваат, особено во набљудувачката астрономија користејќи моќни опсерватории како што е Атакама Ларге Милиметар/Подмилиметарска низа во Чиле. ”
Ве молиме користете го овој формулар ако наидете на правописни грешки, неточности или сакате да испратите барање за уредување на содржината на оваа страница. За општи прашања, ве молиме користете ја нашата контакт форма. За општи повратни информации, користете го делот за јавни коментари подолу (ве молиме следете насоките).
Вашите повратни информации ни се важни. Сепак, поради обемот на пораките, не гарантираме индивидуални одговори.
Вашата адреса за е-пошта се користи само за да им дадете до знаење на примателите кој ја испратил е-поштата. Ниту вашата адреса, ниту адресата на примачот нема да се користат за која било друга цел. Информациите што ќе ги внесете ќе се појават во вашата е-пошта и нема да бидат задржани од Phys.org во ниту еден форма.
Добивајте неделни и/или дневни ажурирања доставени до вашето сандаче. Можете да се откажете во секое време и никогаш нема да ги споделиме вашите податоци со трети страни.
Оваа веб-локација користи колачиња за да помогне во навигацијата, да ја анализира вашата употреба на нашите услуги, да собира податоци за персонализација на рекламирање и да опслужува содржини од трети страни. Со користење на нашата веб-локација, вие потврдувате дека сте ја прочитале и разбрале нашата Политика за приватност и Услови за користење.
Време на објавување: 28.06.2022