Soğuk uzayda serbest kaldığında, molekül kendi dönüşünü yavaşlatarak ve kuantum geçişlerinde dönme enerjisini kaybederek kendiliğinden soğuyacaktır. Fizikçiler, bu dönüşlü soğuma sürecinin, moleküllerin çevresindeki parçacıklarla çarpışması yoluyla hızlandırılabileceğini, yavaşlatılabileceğini ve hatta tersine çevrilebileceğini göstermiştir. .googletag.cmd.push(function() { googletag.display('div-gpt-ad-1449240174198-2'); });
Almanya'daki Max-Planck Nükleer Fizik Enstitüsü ve Columbia Astrofizik Laboratuvarı'ndaki araştırmacılar, yakın zamanda, moleküller ve elektronlar arasındaki çarpışmaların neden olduğu kuantum geçiş hızlarını ölçmeyi amaçlayan bir deney gerçekleştirdiler. Fiziksel İnceleme Mektuplarında yayınlanan bulguları, ilk deneysel kanıtı sağlıyor. daha önce sadece teorik olarak tahmin edilen bu oranın
Çalışmayı yürüten araştırmacılardan biri olan Ábel Kálosi Phys.org'a verdiği demeçte, "Zayıf iyonize bir gazda elektronlar ve moleküler iyonlar mevcut olduğunda, en düşük kuantum düzeyindeki molekül popülasyonu çarpışmalar sırasında değişebilir" dedi. süreç, gözlemlerin moleküllerin ağırlıklı olarak en düşük kuantum durumlarında olduğunu gösterdiği yıldızlararası bulutlardadır.Negatif yüklü elektronlar ve pozitif yüklü moleküler iyonlar arasındaki çekim, elektron çarpışma sürecini özellikle verimli hale getirir.
Fizikçiler yıllardır, çarpışmalar sırasında serbest elektronların moleküllerle ne kadar güçlü bir şekilde etkileşime girdiğini ve nihayetinde dönme durumlarını ne kadar değiştirdiğini teorik olarak belirlemeye çalışıyorlar. Ancak şimdiye kadar, teorik tahminleri deneysel bir ortamda test edilmedi.
Kálosi, "Şimdiye kadar, belirli bir elektron yoğunluğu ve sıcaklığı için dönme enerjisi seviyelerindeki değişimin geçerliliğini belirlemek için hiçbir ölçüm yapılmadı" diye açıklıyor.
Bu ölçümü elde etmek için Kálosi ve meslektaşları, izole edilmiş yüklü molekülleri, 25 Kelvin civarındaki sıcaklıklarda elektronlarla yakın temasa getirdiler. Bu, onların önceki çalışmalarda özetlenen teorik varsayımları ve tahminleri deneysel olarak test etmelerini sağladı.
Araştırmacılar deneylerinde, Almanya, Heidelberg'deki Max-Planck Nükleer Fizik Enstitüsü'nde tür seçici moleküler iyon ışınları için tasarlanmış bir kriyojenik depolama halkası kullandılar. Bu halkada, moleküller kriyojenik bir hacimde yarış pisti benzeri yörüngelerde hareket eder. diğer arka plan gazlarından büyük ölçüde boşaltılır.
Kálosi, "Kriyojenik bir halkada, depolanan iyonlar, halka duvarlarının sıcaklığına ışınım yoluyla soğutularak, en düşük birkaç kuantum seviyesinde doldurulmuş iyonlar üretilebilir," diye açıklıyor Kálosi." moleküler iyonlarla temasa yönlendirilebilen özel olarak tasarlanmış bir elektron ışını ile donatılmış tek.İyonlar bu halkada birkaç dakika saklanır, moleküler iyonların dönme enerjisini sorgulamak için bir lazer kullanılır.
Ekip, prob lazeri için belirli bir optik dalga boyu seçerek, eğer dönme enerji seviyeleri bu dalga boyuna uyuyorsa, depolanan iyonların küçük bir kısmını yok edebilir. Daha sonra, sözde spektral sinyaller elde etmek için bozulan moleküllerin parçalarını tespit ettiler.
Ekip, ölçümlerini elektron çarpışmalarının varlığında ve yokluğunda topladı. Bu, deneyde belirlenen düşük sıcaklık koşulları altında yatay popülasyondaki değişiklikleri tespit etmelerini sağladı.
Kálosi, "Dönel durum değiştiren çarpışmaların sürecini ölçmek için, moleküler iyonda yalnızca en düşük dönme enerjisi seviyesinin olduğundan emin olmak gerekir." Dedi. Genellikle 300 Kelvin'e yakın olan oda sıcaklığının çok altındaki sıcaklıklara kriyojenik soğutma kullanılarak hacimler.Bu ciltte, moleküller her yerde bulunan moleküllerden, çevremizin kızılötesi termal radyasyonundan izole edilebilir.
Kálosi ve meslektaşları deneylerinde, elektron çarpışmalarının ışınımsal geçişlere hakim olduğu deneysel koşullar elde etmeyi başardılar. Yeterli elektron kullanarak, CH+ moleküler iyonlarıyla elektron çarpışmalarının nicel ölçümlerini toplayabildiler.
Kálosi, "Elektron kaynaklı dönme geçiş hızının önceki teorik tahminlerle eşleştiğini bulduk," dedi. "Ölçümlerimiz mevcut teorik tahminlerin ilk deneysel testini sağlıyor.Gelecekteki hesaplamaların, elektron çarpışmalarının soğuk, izole kuantum sistemlerinde en düşük enerji seviyeli popülasyonlar üzerindeki olası etkilerine daha fazla odaklanacağını tahmin ediyoruz.
İlk kez deneysel bir ortamda teorik tahminleri doğrulamanın yanı sıra, bu araştırmacı grubunun son çalışması, önemli araştırma sonuçlarına sahip olabilir. Örneğin, bulguları, kuantum enerji seviyelerinde elektronun neden olduğu değişim oranını ölçmenin, radyo teleskoplar tarafından algılanan uzaydaki moleküllerin zayıf sinyallerini veya ince ve soğuk plazmalardaki kimyasal reaktiviteyi analiz ederken çok önemlidir.
Gelecekte, bu makale, elektron çarpışmalarının soğuk moleküllerde rotasyonel kuantum enerji seviyelerinin işgali üzerindeki etkisini daha yakından ele alan yeni teorik çalışmaların önünü açabilir. Bu, elektron çarpışmalarının en güçlü etkiye sahip olduğu yeri anlamaya yardımcı olabilir. sahada daha detaylı deneyler yapmak mümkündür.
Kálosi, "Kriyojenik depolama halkasında, daha fazla iki atomlu ve çok atomlu moleküler türlerin dönme enerji seviyelerini araştırmak için daha çok yönlü lazer teknolojisi sunmayı planlıyoruz" diye ekliyor Kálosi." Bu, çok sayıda ek moleküler iyon kullanan elektron çarpışma çalışmalarının yolunu açacaktır. .Bu tür laboratuvar ölçümleri, özellikle Şili'deki Atacama Büyük Milimetre/milimetre-altı Dizisi gibi güçlü gözlemevlerinin kullanıldığı gözlemsel astronomide tamamlanmaya devam edecektir.”
Yazım hataları, yanlışlıklarla karşılaşırsanız veya bu sayfanın içeriği için bir düzenleme isteği göndermek istiyorsanız lütfen bu formu kullanın. Genel sorularınız için lütfen iletişim formumuzu kullanın. Genel geri bildirim için lütfen aşağıdaki genel yorum bölümünü kullanın (lütfen takip edin yardımcı notlar).
Geri bildiriminiz bizim için önemlidir. Ancak, mesajların hacmi nedeniyle bireysel yanıtları garanti etmiyoruz.
E-posta adresiniz yalnızca alıcıların e-postayı kimin gönderdiğini bilmesini sağlamak için kullanılır. Ne adresiniz ne de alıcının adresi başka bir amaçla kullanılmayacaktır. Girdiğiniz bilgiler e-postanızda görünecek ve Phys.org tarafından hiçbir şekilde saklanmayacaktır. biçim.
Gelen kutunuza haftalık ve/veya günlük güncellemeler gelsin. İstediğiniz zaman aboneliğinizi iptal edebilirsiniz ve bilgilerinizi asla üçüncü şahıslarla paylaşmayacağız.
Bu web sitesi, gezinmeye yardımcı olmak, hizmetlerimizi kullanımınızı analiz etmek, reklam kişiselleştirmesi için veri toplamak ve üçüncü şahıslardan içerik sunmak için tanımlama bilgileri kullanır. Web sitemizi kullanarak, Gizlilik Politikamızı ve Kullanım Koşullarımızı okuyup anladığınızı kabul edersiniz.
Gönderim zamanı: Haziran-28-2022