Kur është e lirë në hapësirën e ftohtë, molekula do të ftohet spontanisht duke ngadalësuar rrotullimin e saj dhe duke humbur energjinë rrotulluese në tranzicionet kuantike. Fizikanët kanë treguar se ky proces ftohjeje rrotulluese mund të përshpejtohet, ngadalësohet apo edhe përmbyset nga përplasjet e molekulave me grimcat përreth. .googletag.cmd.push(funksion() { googletag.display('div-gpt-ad-1449240174198-2'); });
Studiuesit në Institutin Max-Planck për Fizikën Bërthamore në Gjermani dhe në Laboratorin Astrofizik të Kolumbisë kryen së fundmi një eksperiment që synon matjen e shkallës së tranzicionit kuantik të shkaktuar nga përplasjet midis molekulave dhe elektroneve. Gjetjet e tyre, të publikuara në Physical Review Letters, ofrojnë provat e para eksperimentale. të këtij raporti, i cili më parë është vlerësuar vetëm teorikisht.
“Kur elektronet dhe jonet molekulare janë të pranishme në një gaz të jonizuar dobët, popullsia më e ulët kuantike e molekulave mund të ndryshojë gjatë përplasjeve”, tha Ábel Kálosi, një nga studiuesit që kreu studimin, për Phys.org.” Një shembull i kësaj. procesi është në retë ndëryjore, ku vëzhgimet tregojnë se molekulat janë kryesisht në gjendjet e tyre më të ulëta kuantike.Tërheqja midis elektroneve të ngarkuar negativisht dhe joneve molekulare të ngarkuar pozitivisht e bën procesin e përplasjes së elektroneve veçanërisht efikas.
Për vite me radhë, fizikantët janë përpjekur të përcaktojnë teorikisht se sa fuqishëm ndërveprojnë elektronet e lira me molekulat gjatë përplasjeve dhe në fund ndryshojnë gjendjen e tyre rrotulluese. Megjithatë, deri më tani, parashikimet e tyre teorike nuk janë testuar në një mjedis eksperimental.
"Deri tani, nuk janë bërë matje për të përcaktuar vlefshmërinë e ndryshimit në nivelet e energjisë rrotulluese për një densitet dhe temperaturë të caktuar të elektronit," shpjegon Kálosi.
Për të mbledhur këtë matje, Kálosi dhe kolegët e tij sollën molekula të izoluara të ngarkuara në kontakt të ngushtë me elektronet në temperatura rreth 25 Kelvin. Kjo i lejoi ata të testonin eksperimentalisht supozimet dhe parashikimet teorike të përshkruara në punimet e mëparshme.
Në eksperimentet e tyre, studiuesit përdorën një unazë magazinimi kriogjenik në Institutin Max-Planck për Fizikën Bërthamore në Heidelberg, Gjermani, i projektuar për rrezet e joneve molekulare që zgjedhin speciet. zbrazet kryesisht nga çdo gaz tjetër i sfondit.
"Në një unazë kriogjenike, jonet e ruajtura mund të ftohen në mënyrë rrezatuese në temperaturën e mureve të unazës, duke prodhuar jone të mbushura në nivelet më të ulëta kuantike," shpjegon Kálosi." Unazat e ruajtjes kriogjenike janë ndërtuar së fundmi në disa vende, por objekti ynë është i vetmi i pajisur me një rreze elektronike të projektuar posaçërisht që mund të drejtohet në kontakt me jonet molekulare.Jonet ruhen për disa minuta në këtë unazë, një lazer përdoret për të marrë në pyetje energjinë rrotulluese të joneve molekulare.
Duke zgjedhur një gjatësi vale specifike optike për lazerin e tij të sondës, ekipi mund të shkatërrojë një pjesë të vogël të joneve të ruajtura nëse nivelet e tyre të energjisë rrotulluese përputheshin me atë gjatësi vale. Më pas ata zbuluan fragmente të molekulave të ndërprera për të marrë të ashtuquajturat sinjale spektrale.
Ekipi mblodhi matjet e tyre në prani dhe mungesë të përplasjeve të elektroneve. Kjo i lejoi ata të zbulonin ndryshimet në popullatën horizontale në kushtet e temperaturës së ulët të vendosur në eksperiment.
"Për të matur procesin e përplasjeve të ndryshimit të gjendjes rrotulluese, është e nevojshme të sigurohet që të ketë vetëm nivelin më të ulët të energjisë rrotulluese në jonin molekular," tha Kálosi." Prandaj, në eksperimentet laboratorike, jonet molekulare duhet të mbahen në jashtëzakonisht të ftohtë. vëllime, duke përdorur ftohjen kriogjenike në temperatura shumë nën temperaturën e dhomës, e cila shpesh është afër 300 Kelvin.Në këtë vëllim, molekulat mund të izolohen nga molekulat e kudogjendura, rrezatimi termik infrakuq i mjedisit tonë.”
Në eksperimentet e tyre, Kálosi dhe kolegët e tij ishin në gjendje të arrinin kushte eksperimentale në të cilat përplasjet e elektroneve dominojnë tranzicionet rrezatuese. Duke përdorur elektrone të mjaftueshme, ata mund të mbledhin matje sasiore të përplasjeve të elektroneve me jonet molekulare CH+.
"Ne zbuluam se shpejtësia e tranzicionit rrotullues të nxitur nga elektronet përputhet me parashikimet e mëparshme teorike," tha Kálosi." Matjet tona ofrojnë testin e parë eksperimental të parashikimeve teorike ekzistuese.Ne parashikojmë që llogaritjet e ardhshme do të fokusohen më shumë në efektet e mundshme të përplasjeve të elektroneve në popullatat e nivelit më të ulët të energjisë në sistemet kuantike të ftohta dhe të izoluara.
Përveç konfirmimit të parashikimeve teorike në një mjedis eksperimental për herë të parë, puna e fundit e këtij grupi studiuesish mund të ketë implikime të rëndësishme kërkimore. Për shembull, gjetjet e tyre sugjerojnë se matja e shkallës së ndryshimit të shkaktuar nga elektronet në nivelet e energjisë kuantike mund të jetë vendimtare kur analizohen sinjalet e dobëta të molekulave në hapësirë të zbuluar nga radio teleskopët ose reaktiviteti kimik në plazmat e hollë dhe të ftohtë.
Në të ardhmen, ky punim mund të hapë rrugën për studime të reja teorike që konsiderojnë më nga afër efektin e përplasjeve të elektroneve në zënien e niveleve të energjisë kuantike rrotulluese në molekulat e ftohta. Kjo mund të ndihmojë për të kuptuar se ku përplasjet e elektroneve kanë efektin më të fortë, duke bërë që është e mundur të kryhen eksperimente më të detajuara në terren.
"Në unazën e ruajtjes kriogjenike, ne planifikojmë të prezantojmë teknologji lazeri më të gjithanshme për të hetuar nivelet e energjisë rrotulluese të specieve më shumë molekulare diatomike dhe poliatomike," shton Kálosi." Kjo do të hapë rrugën për studimet e përplasjeve të elektroneve duke përdorur një numër të madh jonesh molekulare shtesë. .Matjet laboratorike të këtij lloji do të vazhdojnë të plotësohen, veçanërisht në astronominë vëzhguese duke përdorur observatorë të fuqishëm si Atacama Large Milimeter/Submilimeter Array në Kili.”
Ju lutemi përdorni këtë formular nëse hasni gabime drejtshkrimore, pasaktësi ose dëshironi të dërgoni një kërkesë modifikimi për përmbajtjen e kësaj faqeje. Për pyetje të përgjithshme, ju lutemi përdorni formularin tonë të kontaktit. Për reagime të përgjithshme, ju lutemi përdorni seksionin e komenteve publike më poshtë (ju lutemi ndiqni udhëzimet).
Komentet tuaja janë të rëndësishme për ne. Megjithatë, për shkak të vëllimit të mesazheve, ne nuk garantojmë përgjigje individuale.
Adresa juaj e emailit përdoret vetëm për të njoftuar marrësit se kush e dërgoi emailin. As adresa juaj dhe as adresa e marrësit nuk do të përdoren për ndonjë qëllim tjetër. Informacioni që futni do të shfaqet në emailin tuaj dhe nuk do të ruhet nga Phys.org në asnjë formë.
Merrni përditësime javore dhe/ose ditore në kutinë tuaj hyrëse. Mund të çregjistroheni në çdo kohë dhe ne nuk do t'i ndajmë kurrë të dhënat tuaja me palët e treta.
Kjo faqe interneti përdor cookie për të ndihmuar me navigimin, për të analizuar përdorimin tuaj të shërbimeve tona, për të mbledhur të dhëna për personalizimin e reklamave dhe për të shërbyer përmbajtje nga palët e treta. Duke përdorur faqen tonë të internetit, ju pranoni se keni lexuar dhe kuptuar Politikën tonë të Privatësisë dhe Kushtet e Përdorimit.
Koha e postimit: Qershor-28-2022