Þegar hún er laus í köldu rými kólnar sameindin sjálfkrafa með því að hægja á snúningi hennar og missa snúningsorku í skammtabreytingum. Eðlisfræðingar hafa sýnt að hægt er að flýta fyrir þessu snúningskælingarferli, hægja á eða jafnvel snúa við með árekstrum sameinda við agnir í kring. .googletag.cmd.push(function() { googletag.display('div-gpt-ad-1449240174198-2′); });
Vísindamenn við Max-Planck Institute for Nuclear Physics í Þýskalandi og Columbia Astrophysical Laboratory gerðu nýlega tilraun sem miðar að því að mæla skammtabreytingarhraða af völdum árekstra milli sameinda og rafeinda. Niðurstöður þeirra, sem birtar voru í Physical Review Letters, veita fyrstu tilraunagögnin. af þessu hlutfalli, sem áður hefur aðeins verið áætlað fræðilega.
„Þegar rafeindir og sameindajónir eru til staðar í veikt jónuðu gasi getur lægsta skammtastig sameinda breyst við árekstra,“ sagði Ábel Kálosi, einn rannsakenda sem framkvæmdi rannsóknina, við Phys.org.“ Dæmi um þetta ferlið er í millistjörnuskýjum, þar sem athuganir sýna að sameindir eru að mestu í lægsta skammtaástandi sínu. Aðdráttaraflið milli neikvætt hlaðna rafeinda og jákvætt hlaðna sameindajóna gerir rafeindaárekstursferlið sérstaklega skilvirkt.“
Í mörg ár hafa eðlisfræðingar reynt að fræðilega ákvarða hversu sterkt frjálsar rafeindir hafa samskipti við sameindir við árekstra og breyta að lokum snúningsástandi þeirra. Hins vegar hafa fræðilegar spár þeirra ekki verið prófaðar í tilraunaumhverfi enn sem komið er.
„Hingað til hafa engar mælingar verið gerðar til að ákvarða réttmæti breytinga á snúningsorkustigi fyrir tiltekinn rafeindaþéttleika og hitastig,“ útskýrir Kálosi.
Til að safna þessari mælingu komu Kálosi og félagar hans með einangraðar hlaðnar sameindir í nána snertingu við rafeindir við hitastig um 25 Kelvin. Þetta gerði þeim kleift að prófa fræðilegar forsendur og spár sem lýst er í fyrri verkum.
Í tilraunum sínum notuðu vísindamennirnir frystigeymsluhring við Max-Planck Institute for Nuclear Physics í Heidelberg, Þýskalandi, hannaðan fyrir tegundasértæka sameindajóngeisla. Í þessum hring hreyfast sameindir um brautir eins og kappakstursbraut í frostrænu rúmmáli sem er að mestu tæmd af öðrum bakgrunnslofttegundum.
„Í frosthring er hægt að kæla geymdar jónir með geislun niður í hitastig hringvegganna, sem gefur af sér jónir sem fyllast á lægstu skammtastigi,“ útskýrir Kálosi. sá eini sem er búinn sérhönnuðum rafeindageisla sem hægt er að beina í snertingu við sameindajónir. Jónirnar eru geymdar í nokkrar mínútur í þessum hring, leysir er notaður til að kanna snúningsorku sameindajóna.
Með því að velja ákveðna sjónbylgjulengd fyrir rannsaka leysirinn gæti teymið eyðilagt lítið brot af geymdum jónum ef snúningsorkustig þeirra passaði við þá bylgjulengd. Þeir greindu síðan brot af truflunum sameindum til að fá svokölluð litrófsmerki.
Hópurinn safnaði mælingum sínum í nærveru og fjarveru rafeindaárekstra. Þetta gerði þeim kleift að greina breytingar á lárétta þýðinu við lághitaskilyrði sem sett voru í tilrauninni.
„Til að mæla ferli árekstra sem breytast í snúningsástandi er nauðsynlegt að tryggja að það sé aðeins lægsta snúningsorkustigið í sameindarjóninni,“ sagði Kálosi. rúmmál, með því að nota frostkælingu í hitastig vel undir stofuhita, sem er oft nálægt 300 Kelvin. Í þessu bindi er hægt að einangra sameindir frá alls staðar nálægum sameindum, innrauðri varmageislun umhverfisins okkar.
Í tilraunum sínum gátu Kálosi og samstarfsmenn hans náð tilraunaaðstæðum þar sem rafeindaárekstrar ráða yfir geislunarbreytingum. Með því að nota nægar rafeindir gátu þeir safnað magnmælingum á rafeindaárekstrum við CH+ sameindajónir.
„Við komumst að því að rafeindavaldaður snúningshraði passar við fyrri fræðilegar spár,“ sagði Kálosi.“ Mælingar okkar gefa fyrsta tilraunaprófið á núverandi fræðilegum spám. Við gerum ráð fyrir að framtíðarútreikningar muni beinast meira að mögulegum áhrifum rafeindaárekstra á lægsta orkustig íbúa í köldum, einangruðum skammtakerfum.“
Auk þess að staðfesta fræðilegar spár í tilraunaumhverfi í fyrsta skipti, getur nýleg vinna þessa hóps vísindamanna haft mikilvægar rannsóknaráhrif. Til dæmis benda niðurstöður þeirra til þess að mælingar á rafeindavöldum breytingum á magni skammtaorku skiptir sköpum þegar veik merki sameinda í geimnum greinast með útvarpssjónaukum eða efnahvarfsemi í þunnum og köldum plasmavökva.
Í framtíðinni gæti þessi ritgerð rutt brautina fyrir nýjar fræðilegar rannsóknir sem íhuga nánar áhrif rafeindaárekstra á virkni snúnings skammtaorkustigs í köldum sameindum. Þetta gæti hjálpað til við að finna út hvar rafeindaárekstrar hafa sterkustu áhrifin, sem gerir hægt að gera ítarlegri tilraunir á sviði.
„Í frostgeymsluhringnum ætlum við að kynna fjölhæfari leysitækni til að rannsaka snúningsorkustig fleiri kísil- og fjölatóma sameindategunda,“ bætir Kálosi við. . Rannsóknarstofumælingar af þessu tagi verða áfram til viðbótar, sérstaklega í athugunarstjörnufræði með öflugum stjörnustöðvum eins og Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array í Chile. ”
Vinsamlegast notaðu þetta eyðublað ef þú lendir í stafsetningarvillum, ónákvæmni eða vilt senda breytingarbeiðni fyrir innihald þessarar síðu. Fyrir almennar fyrirspurnir, vinsamlegast notaðu sambandsformið okkar. Fyrir almennar athugasemdir, vinsamlegast notaðu opinbera athugasemdahlutann hér að neðan (vinsamlegast fylgdu leiðbeiningunum).
Viðbrögð þín eru okkur mikilvæg. Hins vegar, vegna fjölda skilaboða, ábyrgjumst við ekki einstök svör.
Netfangið þitt er aðeins notað til að láta viðtakendur vita hver sendi tölvupóstinn. Hvorki heimilisfangið þitt né heimilisfang viðtakandans verður notað í neinum öðrum tilgangi. Upplýsingarnar sem þú slærð inn munu birtast í tölvupóstinum þínum og verða ekki varðveittar af Phys.org í neinum tilgangi. formi.
Fáðu vikulegar og/eða daglegar uppfærslur sendar í pósthólfið þitt. Þú getur sagt upp áskrift hvenær sem er og við munum aldrei deila upplýsingum þínum með þriðja aðila.
Þessi vefsíða notar vafrakökur til að aðstoða við siglingar, greina notkun þína á þjónustu okkar, safna gögnum til að sérsníða auglýsingar og þjóna efni frá þriðja aðila. Með því að nota vefsíðu okkar viðurkennir þú að þú hafir lesið og skilið persónuverndarstefnu okkar og notkunarskilmála.
Birtingartími: 28. júní 2022