Soğuk uzayda serbest olduğunda molekül, dönüşünü yavaşlatarak ve kuantum geçişlerinde dönme enerjisini kaybederek kendiliğinden soğuyacaktır. Fizikçiler, bu dönme soğuma sürecinin, moleküllerin çevredeki parçacıklarla çarpışmasıyla hızlandırılabileceğini, yavaşlatılabileceğini ve hatta tersine çevrilebileceğini gösterdi. .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. Physical Review Letters'da yayınlanan bulguları ilk deneysel kanıtı sağlıyor Daha önce sadece teorik olarak tahmin edilen bu oran.
Çalışmayı yürüten araştırmacılardan biri olan Ábel Kálosi, Phys.org'a şunları söyledi: "Elektronlar ve moleküler iyonlar, zayıf iyonize bir gazda mevcut olduğunda, çarpışmalar sırasında en düşük kuantum düzeyindeki molekül popülasyonu değişebilir." Süreç, gözlemlerin moleküllerin ağırlıklı olarak en düşük kuantum durumlarında olduğunu gösterdiği yıldızlararası bulutlardadır. Negatif yüklü elektronlar ile pozitif yüklü moleküler iyonlar arasındaki çekim, elektron çarpışma sürecini özellikle verimli kılıyor."
Fizikçiler yıllardır serbest elektronların çarpışmalar sırasında moleküllerle ne kadar güçlü etkileşime girdiğini ve sonuçta dönme durumlarını nasıl değiştirdiklerini teorik olarak belirlemeye çalışıyorlar. Ancak şu ana 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 etmelerine olanak sağladı.
Deneylerinde araştırmacılar, Almanya'nın Heidelberg kentindeki Max-Planck Nükleer Fizik Enstitüsü'nde tür seçici moleküler iyon ışınları için tasarlanmış kriyojenik bir depolama halkası kullandılar. Bu halkada moleküller, kriyojenik bir hacimde yarış pisti benzeri yörüngelerde hareket eder. diğer arka plan gazlarından büyük ölçüde arındırılmıştır.
Kálosi şöyle açıklıyor: "Bir kriyojenik halkada depolanan iyonlar, halka duvarlarının sıcaklığına kadar ışınımsal olarak soğutulabilir, bu da iyonların en düşük birkaç kuantum seviyesinde doldurulmasını sağlar." moleküler iyonlarla temasa yönlendirilebilen özel olarak tasarlanmış bir elektron ışınıyla donatılmış tek kişi. İyonlar bu halkada birkaç dakika boyunca depolanır ve 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 edebildi. Daha sonra, spektral sinyaller olarak adlandırılan sinyalleri 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 etmelerine olanak sağladı.
Kálosi, "Dönme durumu değiştiren çarpışma sürecini ölçmek için, moleküler iyonda yalnızca en düşük dönme enerjisi seviyesinin olmasını sağlamak gerekir" dedi. "Bu nedenle, laboratuvar deneylerinde moleküler iyonların aşırı derecede soğuk tutulması gerekir." Genellikle 300 Kelvin'e yakın olan oda sıcaklığının çok altındaki sıcaklıklara kriyojenik soğutma kullanılarak hacimler. Bu ciltte moleküller, her yerde bulunan moleküllerden, çevremizdeki kızılötesi termal radyasyondan izole edilebiliyor.”
Kálosi ve meslektaşları deneylerinde, elektron çarpışmalarının ışınımsal geçişlere hakim olduğu deneysel koşulları elde etmeyi başardılar. Yeterli elektron kullanarak, CH+ moleküler iyonlarıyla elektron çarpışmalarının niceliksel 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 sistemlerindeki en düşük enerji seviyesindeki popülasyonlar üzerindeki olası etkilerine daha fazla odaklanacağını tahmin ediyoruz."
Bu araştırmacı grubunun son çalışmaları, teorik tahminlerin deneysel bir ortamda ilk kez doğrulanmasının yanı sıra, önemli araştırma sonuçları da içerebilir. Örneğin, bulguları, kuantum enerji seviyelerinde elektronun neden olduğu değişim oranının ölçülmesinin, Radyo teleskoplar tarafından tespit edilen uzaydaki moleküllerin zayıf sinyallerini veya ince ve soğuk plazmalardaki kimyasal reaktiviteyi analiz ederken çok önemlidir.
Gelecekte bu makale, elektron çarpışmalarının soğuk moleküllerdeki dönme kuantum enerji seviyelerinin işgali üzerindeki etkisini daha yakından inceleyen yeni teorik çalışmaların önünü açabilir. Bu, elektron çarpışmalarının nerede en güçlü etkiye sahip olduğunu anlamaya yardımcı olabilir. Sahada daha detaylı deneyler yapmak mümkün.
Kálosi, "Kriyojenik depolama halkasında, daha diatomik ve çok atomlu moleküler türlerin dönme enerji seviyelerini araştırmak için daha çok yönlü lazer teknolojisini kullanmayı planlıyoruz" diye ekliyor. Bu, çok sayıda ek moleküler iyon kullanan elektron çarpışma çalışmalarının önünü açacak. . Bu tür laboratuvar ölçümleri, özellikle Şili'deki Atacama Büyük Milimetre/Milimetre-altı Dizisi gibi güçlü gözlemevlerinin kullanıldığı gözlemsel astronomide tamamlanmaya devam edecektir. ”
Yazım hataları veya yanlışlıklarla karşılaşırsanız veya bu sayfanın içeriği için 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) yönergeler).
Geri bildiriminiz bizim için önemlidir. Ancak mesajların yoğunluğundan dolayı bireysel yanıt garantisi veremiyoruz.
E-posta adresiniz yalnızca alıcılara e-postayı kimin gönderdiğini bildirmek 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.
Haftalık ve/veya günlük güncellemelerin gelen kutunuza gönderilmesini sağlayın. İstediğiniz zaman aboneliğinizi iptal edebilirsiniz ve bilgilerinizi asla üçüncü taraflarla paylaşmayacağız.
Bu web sitesi gezinmeye yardımcı olmak, hizmetlerimizi kullanımınızı analiz etmek, reklam kişiselleştirme için veri toplamak ve üçüncü taraflardan içerik sunmak için çerezleri kullanır. Web sitemizi kullanarak Gizlilik Politikamızı ve Kullanım Koşullarımızı okuduğunuzu ve anladığınızı kabul etmiş olursunuz.
Gönderim zamanı: Haz-28-2022