Суық кеңістікте бос болғанда, молекула айналуын бәсеңдету және кванттық ауысуларда айналу энергиясын жоғалту арқылы өздігінен суытады. Физиктер бұл айналмалы салқындату процесін молекулалардың қоршаған бөлшектермен соқтығысуы арқылы жеделдетуге, баяулатуға немесе тіпті кері айналдыруға болатындығын көрсетті. .googletag.cmd.push(function() { googletag.display('div-gpt-ad-1449240174198-2'); });
Жақында Германиядағы Макс-Планк атындағы Ядролық физика институтының және Колумбия астрофизикалық зертханасының зерттеушілері молекулалар мен электрондар арасындағы соқтығыстардан туындаған кванттық ауысу жылдамдығын өлшеуге бағытталған эксперимент жүргізді. Олардың Physical Review Letters журналында жарияланған қорытындылары алғашқы эксперименттік дәлелдерді береді. бұрын тек теориялық тұрғыдан бағаланған бұл қатынастың.
«Әлсіз иондалған газда электрондар мен молекулалық иондар болған кезде, молекулалардың ең төменгі кванттық популяциясы соқтығыстар кезінде өзгеруі мүмкін», - деді зерттеуді жүргізген зерттеушілердің бірі Ábel Kalosi Phys.org сайтына.» Бұған мысал. Бұл процесс жұлдызаралық бұлттарда жүреді, мұндағы бақылаулар молекулалардың ең төменгі кванттық күйде болатынын көрсетеді.Теріс зарядталған электрондар мен оң зарядталған молекулалық иондар арасындағы тартылыс электрондардың соқтығысу процесін ерекше тиімді етеді ».
Жылдар бойы физиктер соқтығыстар кезінде молекулалармен еркін электрондардың қаншалықты күшті әрекеттесетінін және ақыр соңында олардың айналу күйін өзгертетінін теориялық тұрғыдан анықтауға тырысты. Дегенмен, осы уақытқа дейін олардың теориялық болжамдары тәжірибелік жағдайда тексерілмеген.
«Осы уақытқа дейін берілген электрон тығыздығы мен температура үшін айналу энергиясы деңгейлерінің өзгеруінің негізділігін анықтау үшін ешқандай өлшеулер жүргізілген жоқ», - деп түсіндіреді Калоси.
Бұл өлшемді жинау үшін Калоси және оның әріптестері оқшауланған зарядталған молекулаларды шамамен 25 Кельвин температурасында электрондармен тығыз байланысқа келтірді. Бұл оларға алдыңғы жұмыстарда баяндалған теориялық болжамдар мен болжамдарды эксперименталды түрде тексеруге мүмкіндік берді.
Зерттеушілер өз эксперименттерінде Германияның Гейдельберг қаласындағы Макс-Планк атындағы Ядролық физика институтындағы криогенді сақтау сақинасын қолданды, ол түрге байланысты молекулалық иондық сәулелерге арналған. Бұл сақинада молекулалар ипподром тәрізді орбиталарда криогендік көлемде қозғалады. кез келген басқа фондық газдардан негізінен босатылады.
«Криогендік сақинада сақталған иондарды сақина қабырғаларының температурасына дейін радиациялық түрде салқындатуға болады, бұл ең төменгі бірнеше кванттық деңгейде толтырылған иондарды береді», - деп түсіндіреді Калоси.» Криогенді сақтау сақиналары бірнеше елдерде жақында салынды, бірақ біздің қондырғымыз молекулалық иондармен жанасуға болатын арнайы жасалған электронды сәулемен жабдықталған жалғыз.Бұл сақинада иондар бірнеше минут сақталады, лазер молекулалық иондардың айналу энергиясын сұрау үшін қолданылады.
Зонд лазері үшін арнайы оптикалық толқын ұзындығын таңдай отырып, команда сақталған иондардың аз ғана бөлігін бұза алады, егер олардың айналу энергиясының деңгейлері толқын ұзындығына сәйкес келсе. Содан кейін олар спектрлік сигналдар деп аталатындарды алу үшін бұзылған молекулалардың фрагменттерін анықтады.
Команда өздерінің өлшемдерін электронды соқтығыстардың бар және жоқтығында жинады. Бұл оларға экспериментте орнатылған төмен температура жағдайында көлденең популяциядағы өзгерістерді анықтауға мүмкіндік берді.
«Айналмалы күйді өзгертетін соқтығыстар процесін өлшеу үшін молекулалық ионда тек ең төменгі айналу энергиясының болуын қамтамасыз ету қажет», - деді Калоси.» Демек, зертханалық тәжірибелерде молекулалық иондарды өте суықта ұстау керек. Көбінесе 300 Кельвинге жақын болатын бөлме температурасынан әлдеқайда төмен температураға дейін криогенді салқындату арқылы көлемдер.Бұл көлемде молекулаларды барлық жерде кездесетін молекулалардан, қоршаған ортамыздың инфрақызыл жылулық сәулеленуінен бөліп алуға болады».
Өз тәжірибелерінде Калоси және оның әріптестері электрондардың соқтығысуы радиациялық ауысуларда басым болатын тәжірибелік жағдайларға қол жеткізе алды. Жеткілікті электрондарды пайдалану арқылы олар CH+ молекулалық иондарымен электронды соқтығысудың сандық өлшемдерін жинай алды.
«Біз электронды индукцияланған айналу жылдамдығының алдыңғы теориялық болжамдарға сәйкес келетінін анықтадық», - деді Калоси. «Біздің өлшеулеріміз бар теориялық болжамдардың алғашқы эксперименттік сынағы болып табылады.Біз болашақ есептеулер суық, оқшауланған кванттық жүйелердегі ең төменгі энергия деңгейінің популяцияларына электронды соқтығыстардың ықтимал әсеріне көбірек назар аударады деп күтеміз ».
Тәжірибелік жағдайда алғаш рет теориялық болжамдарды растаумен қатар, зерттеушілердің осы тобының соңғы жұмысы маңызды зерттеу нәтижелеріне ие болуы мүмкін. Мысалы, олардың нәтижелері кванттық энергия деңгейлерінің электрондармен индукцияланған өзгеру жылдамдығын өлшеу мүмкін екенін көрсетеді. радиотелескоптармен анықталған кеңістіктегі молекулалардың әлсіз сигналдарын немесе жұқа және суық плазмалардағы химиялық реактивтілікті талдау кезінде өте маңызды.
Болашақта бұл қағаз электронды соқтығыстардың суық молекулалардағы айналмалы кванттық энергия деңгейлерінің жұмысына әсерін мұқият қарастыратын жаңа теориялық зерттеулерге жол ашуы мүмкін. Бұл электронды соқтығыстардың қай жерде ең күшті әсер ететінін анықтауға көмектесе алады. далада егжей-тегжейлі тәжірибелер жүргізуге болады.
«Криогендік сақтау сақинасында біз екі атомды және көп атомды молекулалық түрлердің айналу энергиясының деңгейлерін зерттеу үшін көбірек әмбебап лазерлік технологияны енгізуді жоспарлап отырмыз», - деп қосады Калоси.» Бұл қосымша молекулалық иондардың көп санын пайдалана отырып, электронды соқтығысты зерттеулерге жол ашады. .Бұл түрдегі зертханалық өлшемдер, әсіресе Чилидегі Атакама Үлкен Миллиметр/субмиллиметрлік массив сияқты қуатты обсерваторияларды пайдаланатын бақылау астрономиясында толықтырылады.»
Емле қателеріне, дәлсіздіктерге тап болсаңыз немесе осы беттің мазмұнын өңдеу сұрауын жібергіңіз келсе, осы пішінді пайдаланыңыз. Жалпы сұраулар үшін біздің байланыс пішінін пайдаланыңыз. Жалпы кері байланыс үшін төмендегі жалпыға ортақ түсініктеме бөлімін пайдаланыңыз (осы орындаңыз). нұсқаулар).
Сіздің пікіріңіз біз үшін маңызды. Дегенмен, хабарлардың көлеміне байланысты жеке жауаптарға кепілдік бермейміз.
Сіздің электрондық пошта мекенжайыңыз алушыларға электрондық хатты кім жібергенін білу үшін ғана пайдаланылады. Сіздің мекенжайыңыз да, алушының мекенжайы да басқа мақсатта пайдаланылмайды. Сіз енгізген ақпарат электрондық поштаңызда көрсетіледі және Phys.org сайтында еш жерде сақталмайды. пішін.
Кіріс жәшігіңізге апта сайынғы және/немесе күнделікті жаңартуларды алыңыз. Жазылымнан кез келген уақытта бас тарта аласыз және біз сіздің мәліметтеріңізді ешқашан үшінші тараптармен бөліспейміз.
Бұл веб-сайт навигацияға көмектесу, қызметтерімізді пайдалануыңызды талдау, жарнаманы жекелендіру үшін деректерді жинау және үшінші тараптардың мазмұнына қызмет көрсету үшін cookie файлдарын пайдаланады. Біздің веб-сайтты пайдалану арқылы сіз Құпиялық саясатымызды және пайдалану шарттарын оқып, түсінгеніңізді растайсыз.
Жіберу уақыты: 28 маусым 2022 ж