Meta tkun ħielsa fl-ispazju kiesaħ, il-molekula se tkessaħ spontanjament billi tnaqqas ir-rotazzjoni tagħha u titlef l-enerġija rotazzjonali f'transizzjonijiet quantum. Il-fiżiċi wrew li dan il-proċess ta 'tkessiħ rotazzjonali jista' jiġi aċċellerat, imnaqqas jew saħansitra maqlub b'ħabtiet ta 'molekuli ma' partiċelli tal-madwar. .googletag.cmd.push(function() { googletag.display('div-gpt-ad-1449240174198-2′);});
Riċerkaturi fl-Istitut Max-Planck għall-Fiżika Nukleari fil-Ġermanja u l-Laboratorju Astrofiżiku Columbia reċentement wettqu esperiment immirat biex ikejlu r-rati ta’ transizzjoni kwantistika kkawżati minn kolliżjonijiet bejn molekuli u elettroni. Is-sejbiet tagħhom, ippubblikati f’Ittri ta’ Reviżjoni Fiżika, jipprovdu l-ewwel evidenza sperimentali ta’ dan il-proporzjon, li qabel kien stmat biss teoretikament.
"Meta l-elettroni u l-joni molekulari jkunu preżenti f'gass jonizzat dgħajjef, l-iktar popolazzjoni ta' molekuli ta' livell quantum baxx tista' tinbidel waqt il-ħabtiet," qal lil Phys.org Ábel Kálosi, wieħed mir-riċerkaturi li wettaq l-istudju. "Eżempju ta' dan. proċess huwa fi sħab interstellari, fejn l-osservazzjonijiet juru li l-molekuli huma prinċipalment fl-istati quantum l-aktar baxxi tagħhom. L-attrazzjoni bejn elettroni ċċarġjati b'mod negattiv u joni molekulari ċċarġjati b'mod pożittiv tagħmel il-proċess tal-ħabta tal-elettroni partikolarment effiċjenti.”
Għal snin sħaħ, il-fiżiċi ilhom jippruvaw jiddeterminaw teoretikament kemm l-elettroni ħielsa jinteraġixxu mal-molekuli waqt il-ħabtiet u fl-aħħar mill-aħħar ibiddlu l-istat rotazzjonali tagħhom. Madankollu, s'issa, il-previżjonijiet teoretiċi tagħhom ma ġewx ittestjati f'ambjent sperimentali.
"S'issa, ma sar l-ebda kejl biex tiddetermina l-validità tal-bidla fil-livelli ta 'enerġija rotazzjonali għal densità u temperatura ta' elettroni partikolari," jispjega Kálosi.
Biex jiġbru dan il-kejl, Kálosi u l-kollegi tiegħu ġabu molekuli iċċarġjati iżolati f'kuntatt mill-qrib ma 'elettroni f'temperaturi ta' madwar 25 Kelvin. Dan ippermettahom jittestjaw b'mod sperimentali suppożizzjonijiet teoretiċi u tbassir deskritti f'xogħlijiet preċedenti.
Fl-esperimenti tagħhom, ir-riċerkaturi użaw ċirku ta 'ħażna krijoġenika fl-Istitut Max-Planck għall-Fiżika Nukleari f'Heidelberg, il-Ġermanja, iddisinjat għal raġġi ta' joni molekulari selettivi għall-ispeċi. F'dan iċ-ċirku, molekuli jimxu f'orbiti bħal korsa f'volum krijoġeniku li jitbattal fil-biċċa l-kbira minn kwalunkwe gassijiet oħra fl-isfond.
"F'ċirku krijoġeniku, jonji maħżuna jistgħu jitkessħu b'mod radjattiv għat-temperatura tal-ħitan taċ-ċrieki, u jagħtu joni mimlija fl-inqas livelli kwantitiċi," jispjega Kálosi." l-uniku wieħed mgħammar b'raġġ ta 'elettroni ddisinjat apposta li jista' jiġi dirett f'kuntatt ma 'jonji molekulari. Il-joni huma maħżuna għal diversi minuti f'dan iċ-ċirku, u laser jintuża biex jinterroga l-enerġija rotazzjonali tal-joni molekulari.
Billi jagħżel wavelength ottiku speċifiku għall-lejżer tas-sonda tiegħu, it-tim jista 'jeqred frazzjoni żgħira tal-joni maħżuna jekk il-livelli ta' enerġija rotazzjonali tagħhom jaqblu ma 'dak wavelength.Huma mbagħad skoprew frammenti tal-molekuli mfixkla biex jiksbu l-hekk imsejħa sinjali spettrali.
It-tim ġabar il-kejl tagħhom fil-preżenza u fin-nuqqas ta 'ħabtiet ta' l-elettroni. Dan ippermettahom jiskopru bidliet fil-popolazzjoni orizzontali taħt il-kondizzjonijiet ta 'temperatura baxxa stabbiliti fl-esperiment.
"Biex jitkejjel il-proċess ta 'ħabtiet li jinbidlu l-istat rotazzjonali, huwa meħtieġ li jiġi żgurat li jkun hemm biss l-inqas livell ta' enerġija rotazzjonali fil-jone molekulari," qal Kálosi." Għalhekk, f'esperimenti tal-laboratorju, joni molekulari għandhom jinżammu f'kesħa kbira. volumi, bl-użu tat-tkessiħ krijoġeniku għal temperaturi ferm taħt it-temperatura tal-kamra, li ħafna drabi tkun qrib it-300 Kelvin. F'dan il-volum, molekuli jistgħu jiġu iżolati minn molekuli kullimkien, radjazzjoni termali infrared tal-ambjent tagħna.
Fl-esperimenti tagħhom, Kálosi u l-kollegi tiegħu setgħu jiksbu kundizzjonijiet sperimentali li fihom il-ħabtiet tal-elettroni jiddominaw it-transizzjonijiet radjattivi. Billi jużaw biżżejjed elettroni, setgħu jiġbru kejl kwantitattiv ta 'ħabtiet tal-elettroni ma' joni molekulari CH +.
"Sibna li r-rata ta 'transizzjoni rotazzjonali indotta mill-elettroni taqbel ma' tbassir teoretiku preċedenti," qal Kálosi." Il-kejl tagħna jipprovdi l-ewwel test sperimentali ta 'previżjonijiet teoretiċi eżistenti. Aħna nantiċipaw li l-kalkoli futuri se jiffokaw aktar fuq l-effetti possibbli tal-ħabtiet tal-elettroni fuq il-popolazzjonijiet tal-inqas livell ta’ enerġija f’sistemi kwantitiċi kesħin u iżolati.”
Minbarra li jikkonferma tbassir teoretiku f'ambjent sperimentali għall-ewwel darba, ix-xogħol reċenti ta 'dan il-grupp ta' riċerkaturi jista 'jkollu implikazzjonijiet importanti ta' riċerka. Per eżempju, is-sejbiet tagħhom jissuġġerixxu li l-kejl tar-rata ta 'bidla kkaġunata mill-elettroni fil-livelli ta' enerġija kwantistika jista 'jkun kruċjali meta jiġu analizzati s-sinjali dgħajfa tal-molekuli fl-ispazju misjuba minn teleskopji tar-radju jew reattività kimika fi plażmi rqaq u kesħin.
Fil-futur, dan id-dokument jista’ jwitti t-triq għal studji teoretiċi ġodda li jqisu aktar mill-qrib l-effett tal-ħabtiet tal-elettroni fuq l-okkupazzjoni ta’ livelli ta’ enerġija kwantistika rotazzjonali f’molekuli kesħin. huwa possibbli li jsiru esperimenti aktar dettaljati fil-qasam.
"Fiċ-ċirku tal-ħażna krijoġenika, qed nippjanaw li nintroduċu teknoloġija tal-laser aktar versatili biex tinvestiga l-livelli ta 'enerġija rotazzjonali ta' aktar speċi molekulari diatomika u poliatomika," żżid Kálosi." . Il-kejl tal-laboratorju ta 'dan it-tip se jkompli jiġi kkumplimentat, speċjalment fl-astronomija ta' osservazzjoni bl-użu ta 'osservatorji qawwija bħall-Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array fiċ-Ċili. ”
Jekk jogħġbok uża din il-formola jekk tiltaqa' ma' żbalji ortografiċi, ineżattezzi, jew trid tibgħat talba ta' editjar għall-kontenut ta' din il-paġna. Għal mistoqsijiet ġenerali, jekk jogħġbok uża l-formola ta' kuntatt tagħna. Għal feedback ġenerali, jekk jogħġbok uża t-taqsima tal-kummenti pubbliċi hawn taħt (jekk jogħġbok segwi il-linji gwida).
Ir-rispons tiegħek huwa importanti għalina. Madankollu, minħabba l-volum ta 'messaġġi, aħna ma niggarantixxux tweġibiet individwali.
L-indirizz tal-email tiegħek jintuża biss biex ir-riċevituri jkunu jafu min bagħat l-email. La l-indirizz tiegħek u lanqas l-indirizz tar-riċevitur ma jintużaw għal xi skop ieħor. L-informazzjoni li ddaħħal se tidher fl-email tiegħek u ma tinżammx minn Phys.org f'ebda raġuni. forma.
Ikseb aġġornamenti ta' kull ġimgħa u/jew ta' kuljum fl-inbox tiegħek. Tista' tneħħi l-abbonament fi kwalunkwe ħin u aħna qatt ma naqsmu d-dettalji tiegħek ma' partijiet terzi.
Din il-websajt tuża cookies biex tassisti bin-navigazzjoni, tanalizza l-użu tiegħek tas-servizzi tagħna, tiġbor dejta għall-personalizzazzjoni tar-reklamar, u sservi kontenut minn partijiet terzi. Billi tuża l-websajt tagħna, tirrikonoxxi li qrajt u fhimt il-Politika ta 'Privatezza u t-Termini tal-Użu tagħna.
Ħin tal-post: Ġunju-28-2022