فیزیکدانان در نهایت یک مولکول تئوری طولانی ساخته شده از نور و ماده را اندازه گیری می کنند

فیزیکدانان در نهایت یک مولکول تئوری طولانی ساخته شده از نور و ماده را اندازه گیری می کنند

فیزیکدانان به تازگی نوری را که بخشی از “چسب” بین اتم‌ها، در نوعی مولکول با پیوند سست عمل می‌کند، مشاهده کرده‌اند.

“ما برای اولین بار موفق شده‌ایم چندین اتم را به روشی کنترل‌شده با هم قطبی کنیم. ، ایجاد یک نیروی جذاب قابل اندازه گیری بین آنها،” می گوید فیزیکدان دانشگاه اینسبروک ماتیاس سونلایتنر.

 

اتم‌ها به روش‌های مختلف برای تشکیل مولکول‌ها به هم متصل می‌شوند، که همگی شامل مبادله بارها به‌عنوان نوعی «سوپرچسب» است.

برخی الکترون‌های دارای بار منفی خود را به اشتراک می‌گذارند و تشکیل می‌دهند. پیوندهای نسبتاً قوی، مانند ساده‌ترین گازهای دو اتم اکسیژن که دائماً در آنها تنفس می‌کنیم، به هیدروکربن های پیچیده ای که در فضا شناور بودند یافت شدند. برخی از اتم ها به دلیل تفاوت در بار کلی خود جذب می شوند.

میدان های الکترومغناطیسی می توانند آرایش بارها را در اطراف اتم تغییر دهند. از آنجایی که نور یک میدان الکترومغناطیسی است که به سرعت در حال تغییر است، بارانی از فوتون‌های با جهت‌دهی مناسب می‌تواند الکترون‌ها را به موقعیت‌هایی سوق دهد که – در تئوری – می‌توانند پیوند آنها را ببینند.

“اگر اکنون میدان الکتریکی خارجی را روشن کنید، این بار شارژ می‌شود. توزیع کمی تغییر می‌کند،” توضیح می دهد فیزیکدان فیلیپ هاسلینگر از دانشگاه فنی وین (TU Wien).

“بار مثبت کمی در یک جهت جابجا می شود، بار منفی کمی تغییر می کند. در جهت دیگر، اتم ناگهان یک جنبه مثبت و منفی دارد، آن قطبی شده است.”

هسلینگر، فیزیکدان اتمی TU Wien، میرا مایوگر و همکارانش از اتم های روبیدیم فوق سرد استفاده کردند تا نشان دهند که نور واقعاً می تواند اتم ها را قطبی کند. به همین ترتیب، که به نوبه خود باعث می شود اتم های خنثی کمی چسبنده شوند.

 

“این یک نیروی جذاب بسیار ضعیف است، بنابراین باید آزمایش را با دقت انجام دهید تا بتوانید آن را اندازه گیری کنید.” می‌گوید مایوگر.

“اگر اتم ها انرژی زیادی داشته باشند و به سرعت در حال حرکت باشند، نیروی جاذبه فوراً از بین می رود. به همین دلیل است که از ابری از اتم های فوق سرد استفاده شده است.”

این تیم یک اتم را به دام انداختند. ابری از حدود ۵۰۰۰ اتم در زیر یک تراشه با روکش طلا، در یک صفحه، با استفاده از یک میدان مغناطیسی.

این جایی است که آنها اتم ها را تا دمای نزدیک به صفر مطلق (-۲۷۳ درجه سانتیگراد یا -۴۶۰ درجه فارنهایت)، شبه کندانسات را تشکیل می دهد – بنابراین ذرات روبیدیوم شروع به عمل جمعی می کنند و خصوصیاتی مانند آنها در پنجمین حالت ماده هستند، اما نه کاملاً به یک اندازه nt.

اتم ها که با لیزر مورد اصابت قرار گرفتند، نیروهای مختلفی را تجربه کردند. به عنوان مثال، فشار تابش فوتون های ورودی می تواند آنها را در امتداد پرتو نور فشار دهد. در همین حال، پاسخ‌های الکترون‌ها می‌توانند اتم را به سمت شدیدترین بخش پرتو به عقب برگردانند.

برای شناسایی جاذبه‌ای ظریف که تصور می‌شود بین اتم‌ها در این سیلاب الکترومغناطیس ایجاد می‌شود، محققان باید کمی دقت کنند. محاسبات.

 

وقتی اتم‌ها میدان مغناطیسی را خاموش کردند، اتم‌ها برای حدود ۴۴ میلی‌ثانیه قبل از رسیدن به میدان نور لیزر، جایی که با استفاده از میکروسکوپ فلورسانس صفحه نور.

در طول پاییز، ابر به طور طبیعی منبسط شد، بنابراین محققان توانستند اندازه گیری هایی را در چگالی های مختلف انجام دهند.

در چگالی‌های بالا، مایوگر و همکارانش دریافتند که تا ۱۸ درصد از اتم‌ها در تصاویر رصدی که می‌گرفتند گم شده‌اند. آنها بر این باورند که این غیاب ها ناشی از برخوردهای به کمک نور است که اتم های روبیدیم را از ابر خود به بیرون پرتاب می کند.

این بخشی از آنچه در حال رخ دادن بود را نشان داد – این فقط نور ورودی نبود. بر اتم ها تأثیر می گذارد، اما نور روی اتم های دیگر نیز پراکنده می شود. همانطور که نور اتم ها را لمس کرد، به آنها یک قطبیت.

بسته به چه نوع نوری بود استفاده شده، اتم ها با شدت نور بیشتر یا جذب یا دفع شدند. بنابراین آنها یا به سمت ناحیه نور پایین تر یا نور بالاتر کشیده می شدند – در هر مورد آنها در نهایت با هم انباشته می شدند.

“تفاوت اساسی بین نیروهای تابشی معمول و [نور تحریک شده] مایوگر و همکارانش در مقاله خود بنویسند.

 

“اتم ها را در یک موقعیت ثابت (مثلاً فوکوس لیزر) به دام نمی اندازد. پرتو) اما آنها را به سمت مناطقی با حداکثر چگالی ذرات می کشاند.”

در حالی که این نیرویی که اتم ها را جمع می کند بسیار ضعیف تر از نیروهای مولکولی است که ما بیشتر با آنها آشنا هستیم، در مقیاس های بزرگ می تواند اضافه کردن این می تواند الگوهای انتشار و خطوط تشدید را تغییر دهد – ویژگی هایی که ستاره شناسان برای اطلاع رسانی درک اجرام آسمانی.

همچنین می تواند به توضیح چگونگی شکل گیری مولکول ها در فضا کمک کند.

“در وسعت فضا، نیروهای کوچک می توانند نقش مهمی ایفا کنند.” می گوید Haslinger.

“در اینجا، ما توانستیم برای اولین بار نشان دهیم که تابش الکترومغناطیسی می تواند نیرویی بین اتم ها ایجاد کند، که ممکن است به روشن کردن سناریوهای اخترفیزیکی کمک کند. هنوز توضیح داده نشده است.”

این تحقیق در Physical Review X.

 

برچسب‌ها:

نظرات کاربران

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.