Када је слободан у хладном простору, молекул ће се спонтано охладити успоравањем ротације и губитком ротационе енергије у квантним прелазима. Физичари су показали да се овај процес ротационог хлађења може убрзати, успорити или чак изокренути сударима молекула са околним честицама .гооглетаг.цмд.пусх(фунцтион() { гооглетаг.дисплаи('див-гпт-ад-1449240174198-2′); });
Истраживачи са Мак-Планцк института за нуклеарну физику у Немачкој и Колумбијске астрофизичке лабораторије недавно су спровели експеримент са циљем мерења квантних прелазних стопа изазваних сударима између молекула и електрона. Њихови налази, објављени у Пхисицал Ревиев Леттерс, пружају први експериментални доказ овог односа, који је раније само теоретски процењен.
„Када су електрони и молекуларни јони присутни у слабо јонизованом гасу, популација молекула најнижег квантног нивоа може да се промени током судара“, рекао је за Пхис.орг Абел Калоси, један од истраживача који је спровео студију.“ Пример овога процес је у међузвезданим облацима, где запажања показују да су молекули претежно у најнижим квантним стањима.Привлачење између негативно наелектрисаних електрона и позитивно наелектрисаних молекуларних јона чини процес судара електрона посебно ефикасним.
Годинама, физичари покушавају да теоретски утврде колико је јака интеракција слободних електрона са молекулима током судара и на крају промене њихово ротационо стање. Међутим, до сада њихова теоријска предвиђања нису тестирана у експерименталном окружењу.
„До сада нису вршена никаква мерења да би се утврдила валидност промене нивоа ротационе енергије за дату електронску густину и температуру“, објашњава Калоси.
Да би прикупили ово мерење, Калоси и његове колеге су довели изоловане наелектрисане молекуле у блиски контакт са електронима на температурама од око 25 Келвина. То им је омогућило да експериментално тестирају теоријске претпоставке и предвиђања изнесена у претходним радовима.
У својим експериментима, истраживачи су користили криогени прстен за складиштење на Макс-Планковом институту за нуклеарну физику у Хајделбергу, Немачка, дизајниран за врсте селективне молекуларне јонске снопове. У овом прстену, молекули се крећу у орбитама налик тркачкој стази у криогеној запремини која се у великој мери празни од свих других позадинских гасова.
„У криогеном прстену, ускладиштени јони се могу радијативно охладити до температуре зидова прстена, дајући јоне испуњене на неколико најнижих квантних нивоа“, објашњава Калоси. једини опремљен специјално дизајнираним електронским снопом који се може усмерити у контакт са молекуларним јонима.Јони се чувају неколико минута у овом прстену, ласер се користи за испитивање енергије ротације молекуларних јона.
Одабиром специфичне оптичке таласне дужине за свој ласер сонде, тим би могао да уништи мали део ускладиштених јона ако се њихови нивои ротационе енергије поклапају са том таласном дужином. Затим су открили фрагменте поремећених молекула да би добили такозване спектралне сигнале.
Тим је прикупио своја мерења у присуству и одсуству судара електрона. То им је омогућило да открију промене у хоризонталној популацији под условима ниске температуре постављене у експерименту.
„Да би се измерио процес судара који мењају стање ротације, неопходно је обезбедити да постоји само најнижи ниво ротационе енергије у молекуларном јону“, рекао је Калоси.“ Дакле, у лабораторијским експериментима, молекуларни јони морају да се држе на изузетно хладном запремине, користећи криогено хлађење до температура знатно испод собне температуре, која је често близу 300 Келвина.У овој запремини, молекули се могу изоловати од свеприсутних молекула, инфрацрвеног топлотног зрачења нашег окружења.
У својим експериментима, Калоси и његове колеге су успели да постигну експерименталне услове у којима судари електрона доминирају радијационим прелазима. Користећи довољно електрона, могли су да прикупе квантитативна мерења судара електрона са ЦХ+ молекуларним јонима.
„Открили смо да се брзина ротације изазвана електронима поклапа са претходним теоријским предвиђањима,“ рекао је Калоси.“ Наша мерења пружају први експериментални тест постојећих теоријских предвиђања.Очекујемо да ће се будући прорачуни више фокусирати на могуће ефекте судара електрона на популације најнижег енергетског нивоа у хладним, изолованим квантним системима.
Поред потврђивања теоријских предвиђања у експерименталном окружењу по први пут, недавни рад ове групе истраживача може имати важне истраживачке импликације. На пример, њихови налази сугеришу да би мерење брзине промене квантних нивоа енергије изазване електроном пресудно када се анализирају слаби сигнали молекула у свемиру детектовани радио-телескопима или хемијска реактивност у танкој и хладној плазми.
У будућности, овај рад би могао да отвори пут новим теоријским студијама које ближе разматрају ефекат судара електрона на заузимање ротационих квантних енергетских нивоа у хладним молекулима. Ово би могло помоћи да се открије где судари електрона имају најјачи ефекат, чинећи могуће је спровести детаљније експерименте на терену.
„У криогеном складишном прстену планирамо да уведемо свестранију ласерску технологију за испитивање нивоа ротационе енергије више дијатомских и полиатомских молекуларних врста“, додаје Калоси.“Ово ће утрти пут за студије судара електрона користећи велики број додатних молекуларних јона .Лабораторијска мерења овог типа ће се и даље допуњавати, посебно у посматрачкој астрономији користећи моћне опсерваторије као што је Атацама Ларге Миллиметер/Субмилиметер Арраи у Чилеу.”
Користите овај образац ако наиђете на правописне грешке, нетачности или желите да пошаљете захтев за уређивање садржаја ове странице. За општа питања, користите наш контакт образац. За опште повратне информације користите одељак за јавне коментаре испод (молимо вас да пратите смернице).
Ваше повратне информације су нам важне. Међутим, због обима порука, не гарантујемо појединачне одговоре.
Ваша адреса е-поште се користи само да би примаоци знали ко је послао е-пошту. Ни ваша адреса ни адреса примаоца неће се користити у било коју другу сврху. Информације које унесете ће се појавити у вашој е-пошти и Пхис.орг их неће задржати ни у једном форму.
Добијајте недељна и/или дневна ажурирања у пријемно сандуче. Можете да се одјавите у било ком тренутку и никада нећемо делити ваше податке са трећим лицима.
Ова веб локација користи колачиће за помоћ при навигацији, анализу вашег коришћења наших услуга, прикупљање података за персонализацију оглашавања и приказивање садржаја трећих страна. Коришћењем наше веб странице потврђујете да сте прочитали и разумели нашу Политику приватности и Услове коришћења.
Време поста: 28.06.2022