Kiam ĝi estas libera en malvarma spaco, la molekulo spontane malvarmiĝos malrapidigante sian rotacion kaj perdante rotacian energion en kvantumaj transiroj.Fizikistoj montris, ke ĉi tiu rotacia malvarmiga procezo povas esti akcelita, malrapidigita aŭ eĉ inversa per kolizioj de molekuloj kun ĉirkaŭaj partikloj. .googletag.cmd.push(function() { googletag.display('div-gpt-ad-1449240174198-2′); });
Esploristoj de la Max-Planck-Instituto pri Nuklea Fiziko en Germanio kaj la Columbia Astrophysical Laboratory lastatempe faris eksperimenton celantan mezuri la kvantumajn transirajn indicojn kaŭzitajn de kolizioj inter molekuloj kaj elektronoj. Iliaj trovoj, publikigitaj en Physical Review Letters, provizas la unuan eksperimentan pruvon. de ĉi tiu rilatumo, kiu antaŭe estis nur taksita teorie.
"Kiam elektronoj kaj molekulaj jonoj ĉeestas en malforte jonigita gaso, la plej malsupra kvantnivela populacio de molekuloj povas ŝanĝiĝi dum kolizioj," Ábel Kálosi, unu el la esploristoj kiuj faris la studon, diris al Phys.org. "Ekzemplo de ĉi tio. procezo estas en interstelaj nuboj, kie observaĵoj montras ke molekuloj estas ĉefe en siaj plej malsupraj kvantumaj statoj.La altiro inter negative ŝargitaj elektronoj kaj pozitive ŝargitaj molekulaj jonoj igas la elektronkolizioprocezon precipe efika."
Dum jaroj, fizikistoj klopodas teorie determini kiom forte liberaj elektronoj interagas kun molekuloj dum kolizioj kaj finfine ŝanĝi sian rotacian staton.Tamen, ĝis nun, iliaj teoriaj antaŭdiroj ne estis provitaj en eksperimenta medio.
"Ĝis nun, neniuj mezuradoj estis faritaj por determini la validecon de la ŝanĝo en rotaciaj energiniveloj por difinitaj elektrondenseco kaj temperaturo," klarigas Kálosi.
Por kolekti ĉi tiun mezuron, Kálosi kaj liaj kolegoj alportis izolitajn ŝarĝitajn molekulojn en proksiman kontakton kun elektronoj je temperaturoj ĉirkaŭ 25 Kelvin. Tio permesis al ili eksperimente testi teoriajn supozojn kaj antaŭdirojn skizitaj en antaŭaj verkoj.
En siaj eksperimentoj, la esploristoj uzis kriogenan stokan ringon ĉe la Max-Planck-Instituto pri Nuklea Fiziko en Hajdelbergo, Germanio, desegnita por speci-selektemaj molekulaj jonradioj. En ĉi tiu ringo, molekuloj moviĝas en vetkursimilaj orbitoj en kriogena volumeno kiu estas plejparte malplenigita de iuj aliaj fongasoj.
"En kriogena ringo, stokitaj jonoj povas esti radiative malvarmetigitaj al la temperaturo de la ringaj muroj, donante jonojn plenigitajn ĉe la plej malaltaj malmultaj kvantumniveloj," klarigas Kálosi. "Kriogenaj stokaj ringoj ĵus estis konstruitaj en pluraj landoj, sed nia instalaĵo estas. la nura ekipita per speciale dizajnita elektrona fasko kiu povas esti direktita en kontakton kun molekulaj jonoj.La jonoj estas stokitaj dum pluraj minutoj en ĉi tiu ringo, lasero estas uzata por pridemandi la rotacian energion de molekulaj jonoj.
Elektante specifan optikan ondolongon por sia sonda lasero, la teamo povus detrui malgrandan frakcion de la stokitaj jonoj se iliaj rotaciaj energiniveloj egalis tiun ondolongon. Ili tiam detektis fragmentojn de la interrompitaj molekuloj por akiri tielnomitajn spektrajn signalojn.
La teamo kolektis siajn mezuradojn en la ĉeesto kaj foresto de elektronaj kolizioj. Ĉi tio permesis al ili detekti ŝanĝojn en la horizontala loĝantaro sub la malaltaj temperaturoj fiksitaj en la eksperimento.
"Por mezuri la procezon de rotaciaj ŝtatŝanĝaj kolizioj, estas necese certigi, ke ekzistas nur la plej malalta rotacia energinivelo en la molekula jono," diris Kálosi. "Tial, en laboratoriaj eksperimentoj, molekulaj jonoj devas esti konservitaj en ekstreme malvarmo. volumoj, uzante kriogenan malvarmigon al temperaturoj bone sub ĉambra temperaturo, kiu ofte estas proksima al 300 Kelvin.En ĉi tiu volumo, molekuloj povas esti izolitaj de ĉieaj molekuloj, Infraruĝa termika radiado de nia medio."
En siaj eksperimentoj, Kálosi kaj liaj kolegoj povis atingi eksperimentajn kondiĉojn en kiuj elektronkolizioj dominas radiativajn transirojn.Uzante sufiĉe daj elektronoj, ili povis kolekti kvantajn mezuradojn de elektronkolizioj kun CH+ molekulaj jonoj.
"Ni trovis, ke la elektron-induktita rotacia transira indico kongruas kun antaŭaj teoriaj prognozoj," diris Kálosi. "Niaj mezuradoj provizas la unuan eksperimentan provon de ekzistantaj teoriaj prognozoj.Ni antaŭvidas, ke estontaj kalkuloj fokusiĝos pli al la eblaj efikoj de elektronaj kolizioj sur la plej malaltaj energinivelaj populacioj en malvarmaj, izolitaj kvantumsistemoj.
Krom konfirmi teoriajn antaŭdirojn en eksperimenta medio por la unua fojo, la lastatempa laboro de ĉi tiu grupo de esploristoj povas havi gravajn esplorimplikojn. Ekzemple, iliaj trovoj sugestas, ke mezuri la elektron-induktitan indicon de ŝanĝo en kvantuma energiniveloj povus esti. decida kiam oni analizas la malfortajn signalojn de molekuloj en spaco detektitaj per radioteleskopoj aŭ kemia reagemo en maldikaj kaj malvarmaj plasmoj.
En la estonteco, ĉi tiu artikolo povus malfermi la vojon al novaj teoriaj studoj, kiuj pli detale konsideras la efikon de elektronaj kolizioj sur la okupado de rotaciaj kvantumaj energiniveloj en malvarmaj molekuloj. Ĉi tio povus helpi eltrovi kie elektronkolizioj havas la plej fortan efikon, farante. eblas fari pli detalajn eksperimentojn sur la kampo.
"En la kriogena stoka ringo, ni planas enkonduki pli multflankan laseran teknologion por sondi la rotaciajn energinivelojn de pli diatomaj kaj poliatomaj molekulaj specioj," aldonas Kálosi. "Ĉi tio pavimos la vojon por elektronaj koliziostudoj uzante grandajn nombrojn da kromaj molekulaj jonoj. .Laboratoriaj mezuradoj de ĉi tiu tipo daŭre estos kompletigitaj, precipe en observa astronomio uzante potencajn observatoriojn kiel la Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array en Ĉilio.”
Bonvolu uzi ĉi tiun formularon se vi renkontas literumajn erarojn, erarojn, aŭ volas sendi redaktan peton por la enhavo de ĉi tiu paĝo.Por ĝeneralaj demandoj, bonvolu uzi nian kontaktformularon.Por ĝeneralaj rimarkoj, bonvolu uzi la publikan komentan sekcion malsupre (bonvolu sekvi la gvidlinioj).
Viaj komentoj estas gravaj por ni. Tamen, pro la volumo de mesaĝoj, ni ne garantias individuajn respondojn.
Via retpoŝta adreso estas uzata nur por sciigi al la ricevantoj, kiu sendis la retpoŝton. Nek via adreso nek la adreso de la ricevanto estos uzataj por alia celo. La informoj, kiujn vi entajpas, aperos en via retpoŝto kaj ne estos konservitaj de Phys.org en ajna alia celo. formo.
Ricevu semajnajn kaj/aŭ ĉiutagajn ĝisdatigojn liveritaj al via enirkesto. Vi povas malaboni iam ajn kaj ni neniam dividos viajn detalojn kun triaj partioj.
Ĉi tiu retejo uzas kuketojn por helpi kun navigado, analizi vian uzon de niaj servoj, kolekti datumojn por reklama personigo kaj servi enhavon de triaj. Uzante nian retejon, vi agnoskas, ke vi legis kaj komprenis nian Privatecan Politikon kaj Uzokondiĉojn.
Afiŝtempo: Jun-28-2022