Լազերային տեխնոլոգիայի միջոցով չափված մոլեկուլային իոն-էլեկտրոնների բախումների պտտվող սառեցում

Երբ այն ազատ է ցուրտ տարածության մեջ, մոլեկուլը ինքնաբերաբար կսառչի՝ դանդաղեցնելով իր պտույտը և կորցնելով պտտվող էներգիան քվանտային անցումներում: Ֆիզիկոսները ցույց են տվել, որ պտտվող սառեցման գործընթացը կարող է արագացվել, դանդաղեցնել կամ նույնիսկ շրջվել շրջակա մասնիկների հետ մոլեկուլների բախմամբ: .googletag.cmd.push(function() { googletag.display ('div-gpt-ad-1449240174198-2');
Գերմանիայի Մաքս-Պլանկի միջուկային ֆիզիկայի ինստիտուտի և Կոլումբիայի աստղաֆիզիկական լաբորատորիայի հետազոտողները վերջերս փորձ են անցկացրել, որի նպատակն էր չափել մոլեկուլների և էլեկտրոնների միջև բախումների հետևանքով առաջացած քվանտային անցման արագությունը: Նրանց բացահայտումները, հրապարակված Physical Review Letters-ում, տալիս են առաջին փորձարարական ապացույցները: այս հարաբերակցության, որը նախկինում միայն տեսականորեն էր գնահատվել:
«Երբ թույլ իոնացված գազում առկա են էլեկտրոններ և մոլեկուլային իոններ, մոլեկուլների ամենացածր քվանտային մակարդակի պոպուլյացիան կարող է փոխվել բախումների ժամանակ», - ասաց Phys.org-ին հետազոտությունն իրականացնող հետազոտողներից մեկը՝ Աբել Կալոսին»: գործընթացը միջաստղային ամպերում է, որտեղ դիտարկումները ցույց են տալիս, որ մոլեկուլները հիմնականում գտնվում են իրենց ամենացածր քվանտային վիճակներում: Բացասական լիցքավորված էլեկտրոնների և դրական լիցքավորված մոլեկուլային իոնների միջև ներգրավումը հատկապես արդյունավետ է դարձնում էլեկտրոնների բախման գործընթացը»:
Տարիներ շարունակ ֆիզիկոսները տեսականորեն փորձում էին պարզել, թե որքան ուժեղ են ազատ էլեկտրոնները փոխազդում մոլեկուլների հետ բախումների ժամանակ և, ի վերջո, փոխում են նրանց պտտման վիճակը: Այնուամենայնիվ, մինչ այժմ նրանց տեսական կանխատեսումները չեն փորձարկվել փորձարարական միջավայրում:
«Մինչ այժմ ոչ մի չափում չի իրականացվել՝ որոշելու համար ռոտացիոն էներգիայի մակարդակների փոփոխության վավերականությունը տվյալ էլեկտրոնի խտության և ջերմաստիճանի համար», - բացատրում է Կալոսին:
Այս չափումը հավաքելու համար Կալոսին և նրա գործընկերները մեկուսացված լիցքավորված մոլեկուլները մոտ 25 Կելվին ջերմաստիճանի մոտ բերեցին էլեկտրոնների հետ սերտ շփման մեջ: Սա նրանց թույլ տվեց փորձնականորեն փորձարկել տեսական ենթադրություններն ու կանխատեսումները, որոնք նկարագրված էին նախորդ աշխատանքներում:
Իրենց փորձերի ժամանակ հետազոտողները օգտագործել են կրիոգեն պահեստավորման օղակը Հայդելբերգի Մաքս-Պլանկի միջուկային ֆիզիկայի ինստիտուտում, որը նախատեսված է տեսակների ընտրությամբ մոլեկուլային իոնային ճառագայթների համար: Այս օղակում մոլեկուլները շարժվում են ձիարշավարանի նման ուղեծրերով կրիոգեն ծավալով հիմնականում դատարկվում է ցանկացած այլ ֆոնային գազերից:
«Կրիոգեն օղակում պահվող իոնները կարող են ճառագայթային կերպով սառչել օղակի պատերի ջերմաստիճանին՝ առաջացնելով իոններ, որոնք լցված են ամենացածր մի քանի քվանտային մակարդակներով», - բացատրում է Կալոսին:» Կրիոգեն պահեստավորման օղակները վերջերս կառուցվել են մի քանի երկրներում, բայց մեր հաստատությունը միակը, որը հագեցած է հատուկ նախագծված էլեկտրոնային ճառագայթով, որը կարող է ուղղորդվել մոլեկուլային իոնների հետ շփման մեջ: Այս օղակում իոնները պահվում են մի քանի րոպե, լազերային օգտագործվում է մոլեկուլային իոնների պտտման էներգիան հարցաքննելու համար»:
Ընտրելով հատուկ օպտիկական ալիքի երկարություն իր հետախույզ լազերի համար՝ թիմը կարող էր ոչնչացնել կուտակված իոնների մի փոքր մասը, եթե նրանց պտտվող էներգիայի մակարդակները համապատասխանեին այդ ալիքի երկարությանը: Նրանք այնուհետև հայտնաբերեցին խաթարված մոլեկուլների բեկորներ՝ այսպես կոչված սպեկտրային ազդանշաններ ստանալու համար:
Թիմը հավաքել է իրենց չափումները էլեկտրոնների բախումների առկայության և բացակայության դեպքում: Սա թույլ է տվել նրանց հայտնաբերել հորիզոնական պոպուլյացիայի փոփոխությունները ցածր ջերմաստիճանի պայմաններում, որոնք սահմանված են փորձի մեջ:
«Պտտվող վիճակ փոխող բախումների գործընթացը չափելու համար անհրաժեշտ է ապահովել, որ մոլեկուլային իոնում կա միայն պտտվող էներգիայի ամենացածր մակարդակը», - ասում է Կալոսին: Այսպիսով, լաբորատոր փորձերի ժամանակ մոլեկուլային իոնները պետք է պահվեն ծայրահեղ սառը պայմաններում: ծավալները՝ օգտագործելով կրիոգեն հովացում մինչև սենյակային ջերմաստիճանից շատ ցածր ջերմաստիճան, որը հաճախ մոտ է 300 Կելվինին: Այս ծավալում մոլեկուլները կարող են մեկուսացվել ամենուր տարածված մոլեկուլներից, մեր միջավայրի ինֆրակարմիր ջերմային ճառագայթումից»:
Իրենց փորձերի ընթացքում Կալոսին և նրա գործընկերները կարողացան հասնել փորձարարական պայմանների, որոնցում էլեկտրոնների բախումները գերակշռում են ճառագայթային անցումներում: Օգտագործելով բավարար էլեկտրոններ, նրանք կարող էին հավաքել CH+ մոլեկուլային իոնների հետ էլեկտրոնների բախումների քանակական չափումներ:
«Մենք գտանք, որ էլեկտրոնների ազդեցությամբ ռոտացիոն անցման արագությունը համապատասխանում է նախորդ տեսական կանխատեսումներին», - ասաց Կալոսին: «Մեր չափումները ապահովում են գոյություն ունեցող տեսական կանխատեսումների առաջին փորձարարական թեստը: Մենք ակնկալում ենք, որ ապագա հաշվարկներն ավելի շատ կկենտրոնանան սառը, մեկուսացված քվանտային համակարգերի էներգիայի ամենացածր մակարդակի պոպուլյացիաների վրա էլեկտրոնների բախումների հնարավոր ազդեցությունների վրա»:
Ի հավելումն առաջին անգամ փորձարարական միջավայրում տեսական կանխատեսումների հաստատմանը, հետազոտողների այս խմբի վերջին աշխատանքը կարող է ունենալ կարևոր հետազոտական ​​հետևանքներ: Օրինակ, նրանց գտածոները հուշում են, որ քվանտային էներգիայի մակարդակների փոփոխության արագությունը էլեկտրոնների միջոցով կարող է չափվել: շատ կարևոր է տիեզերքում մոլեկուլների թույլ ազդանշանները վերլուծելիս, որոնք հայտնաբերվում են ռադիոաստղադիտակներով կամ քիմիական ռեակտիվությունը բարակ և սառը պլազմայում:
Ապագայում այս փաստաթուղթը կարող է ճանապարհ հարթել նոր տեսական ուսումնասիրությունների համար, որոնք ավելի մանրամասն կքննարկեն էլեկտրոնների բախումների ազդեցությունը սառը մոլեկուլներում պտտվող քվանտային էներգիայի մակարդակների վրա: Սա կարող է օգնել պարզել, թե որտեղ են էլեկտրոնների բախումները ամենաուժեղ ազդեցությունը. հնարավոր է դաշտում ավելի մանրամասն փորձեր անցկացնել։
«Կրիոգեն պահեստավորման օղակում մենք նախատեսում ենք ներդնել ավելի բազմակողմանի լազերային տեխնոլոգիա՝ ավելի դիատոմիկ և բազմատոմային մոլեկուլային տեսակների պտտվող էներգիայի մակարդակները ստուգելու համար», - ավելացնում է Կալոսին։ Սա ճանապարհ կհարթի էլեկտրոնների բախման ուսումնասիրությունների համար՝ օգտագործելով լրացուցիչ մոլեկուլային իոններ։ . Այս տիպի լաբորատոր չափումները կշարունակվեն լրացվել, հատկապես դիտողական աստղագիտության մեջ՝ օգտագործելով հզոր աստղադիտարանները, ինչպիսին է Ատակամա մեծ միլիմետր/ենթամիլիմետրային զանգվածը Չիլիում: »
Խնդրում ենք օգտագործել այս ձևը, եթե հանդիպում եք ուղղագրական սխալների, անճշտությունների կամ ցանկանում եք խմբագրման հարցում ուղարկել այս էջի բովանդակության համար: Ընդհանուր հարցումների համար խնդրում ենք օգտագործել մեր կոնտակտային ձևը: Ընդհանուր կարծիքի համար խնդրում ենք օգտագործել ստորև ներկայացված հանրային մեկնաբանությունների բաժինը (խնդրում ենք հետևել ուղեցույցները):
Ձեր կարծիքը կարևոր է մեզ համար: Այնուամենայնիվ, հաղորդագրությունների ծավալի պատճառով մենք չենք երաշխավորում անհատական ​​պատասխանները:
Ձեր էլ.փոստի հասցեն օգտագործվում է միայն հասցեատերերին տեղեկացնելու համար, թե ով է ուղարկել էլ. ձեւը։
Ստացեք շաբաթական և/կամ ամենօրյա թարմացումներ, որոնք առաքվում են ձեր մուտքի արկղ: Դուք կարող եք ցանկացած պահի չեղարկել բաժանորդագրությունը, և մենք երբեք չենք կիսվի ձեր մանրամասներով երրորդ անձանց հետ:
Այս կայքը օգտագործում է թխուկներ՝ նավարկության հարցում, վերլուծելու ձեր կողմից մեր ծառայությունների օգտագործումը, տվյալներ հավաքելու գովազդի անհատականացման համար և երրորդ կողմերից բովանդակություն մատուցելու համար: Օգտագործելով մեր կայքը՝ դուք ընդունում եք, որ կարդացել և հասկացել եք մեր Գաղտնիության քաղաքականությունը և Օգտագործման պայմանները: