Kapag ito ay libre sa malamig na espasyo, ang molekula ay kusang lalamig sa pamamagitan ng pagpapabagal sa pag-ikot nito at pagkawala ng rotational energy sa mga quantum transition. Ipinakita ng mga physicist na ang rotational cooling process na ito ay maaaring pabilisin, pabagalin o kahit baligtarin ng mga banggaan ng mga molekula sa mga particle sa paligid. .googletag.cmd.push(function() { googletag.display('div-gpt-ad-1449240174198-2′ });
Ang mga mananaliksik sa Max-Planck Institute para sa Nuclear Physics sa Germany at ang Columbia Astrophysical Laboratory ay nagsagawa kamakailan ng isang eksperimento na naglalayong sukatin ang mga rate ng paglipat ng quantum na dulot ng mga banggaan sa pagitan ng mga molekula at mga electron. Ang kanilang mga natuklasan, na inilathala sa Physical Review Letters, ay nagbibigay ng unang eksperimentong ebidensya ng ratio na ito, na dati ay tinantiya lamang ayon sa teorya.
"Kapag ang mga electron at molecular ions ay naroroon sa isang mahinang ionized na gas, ang pinakamababang quantum-level na populasyon ng mga molekula ay maaaring magbago sa panahon ng banggaan," sinabi ni Ábel Kálosi, isa sa mga mananaliksik na nagsagawa ng pag-aaral, sa Phys.org." Isang halimbawa nito Ang proseso ay nasa mga interstellar cloud, kung saan ang mga obserbasyon ay nagpapakita na ang mga molekula ay nakararami sa kanilang pinakamababang quantum states. Ang pagkahumaling sa pagitan ng mga negatibong sisingilin na mga electron at mga positibong sisingilin na mga molekular na ion ay ginagawang mas mahusay ang proseso ng pagbangga ng elektron."
Sa loob ng maraming taon, sinusubukan ng mga physicist na tukuyin ang teorya kung gaano kalakas ang pakikipag-ugnayan ng mga libreng electron sa mga molekula sa panahon ng banggaan at sa huli ay binabago ang kanilang estado ng pag-ikot. Gayunpaman, sa ngayon, ang kanilang mga teoretikal na hula ay hindi pa nasubok sa isang eksperimentong setting.
"Hanggang ngayon, walang mga pagsukat na ginawa upang matukoy ang bisa ng pagbabago sa mga antas ng enerhiya ng pag-ikot para sa isang partikular na density at temperatura ng elektron," paliwanag ni Kálosi.
Upang tipunin ang pagsukat na ito, dinala ni Kálosi at ng kanyang mga kasamahan ang mga nakahiwalay na sisingilin na molekula sa malapit na pakikipag-ugnayan sa mga electron sa mga temperaturang humigit-kumulang 25 Kelvin.
Sa kanilang mga eksperimento, gumamit ang mga mananaliksik ng cryogenic storage ring sa Max-Planck Institute for Nuclear Physics sa Heidelberg, Germany, na idinisenyo para sa mga species-selective molecular ion beams. ay halos walang laman mula sa anumang iba pang mga background gas.
"Sa isang cryogenic ring, ang mga nakaimbak na ions ay maaaring radiatively cooled sa temperatura ng mga ring wall, na nagbubunga ng mga ions na napuno sa pinakamababang antas ng quantum," paliwanag ni Kálosi." Ang mga cryogenic storage ring ay ginawa kamakailan sa ilang mga bansa, ngunit ang aming pasilidad ay ang nag-iisang nilagyan ng espesyal na idinisenyong electron beam na maaaring idirekta sa pakikipag-ugnayan sa mga molecular ions. Ang mga ion ay nakaimbak ng ilang minuto sa singsing na ito, ang isang laser ay ginagamit upang tanungin ang paikot na enerhiya ng mga molekular na ion."
Sa pamamagitan ng pagpili ng isang partikular na optical wavelength para sa probe laser nito, maaaring sirain ng team ang isang maliit na bahagi ng mga naka-imbak na ions kung ang kanilang mga antas ng rotational energy ay tumugma sa wavelength na iyon. Pagkatapos ay nakita nila ang mga fragment ng mga disrupted molecule upang makakuha ng tinatawag na spectral signal.
Kinokolekta ng koponan ang kanilang mga sukat sa presensya at kawalan ng mga banggaan ng elektron. Nagbigay-daan ito sa kanila na makita ang mga pagbabago sa pahalang na populasyon sa ilalim ng mababang kondisyon ng temperatura na itinakda sa eksperimento.
"Upang sukatin ang proseso ng rotational state-change collisions, kinakailangan upang matiyak na mayroon lamang pinakamababang rotational energy level sa molecular ion," sabi ni Kálosi. volume, gamit ang cryogenic cooling sa mga temperatura na mas mababa sa temperatura ng kuwarto, na kadalasang malapit sa 300 Kelvin. Sa volume na ito, ang mga molekula ay maaaring ihiwalay sa lahat ng mga molekula, Infrared thermal radiation ng ating kapaligiran."
Sa kanilang mga eksperimento, nagawa ni Kálosi at ng kanyang mga kasamahan na makamit ang mga pang-eksperimentong kundisyon kung saan ang mga banggaan ng elektron ay nangingibabaw sa mga radiative transition.
"Nalaman namin na ang electron-induced rotational transition rate ay tumutugma sa mga nakaraang teoretikal na hula," sabi ni Kálosi." Ang aming mga sukat ay nagbibigay ng unang pang-eksperimentong pagsubok ng mga kasalukuyang teoretikal na hula. Inaasahan namin na ang mga kalkulasyon sa hinaharap ay higit na tumutok sa mga posibleng epekto ng mga banggaan ng elektron sa pinakamababang populasyon sa antas ng enerhiya sa malamig, nakahiwalay na mga sistema ng quantum.
Bilang karagdagan sa pagkumpirma ng mga teoretikal na hula sa isang eksperimentong setting sa unang pagkakataon, ang kamakailang gawain ng pangkat ng mga mananaliksik na ito ay maaaring magkaroon ng mahalagang implikasyon sa pananaliksik. mahalaga kapag sinusuri ang mahinang signal ng mga molekula sa kalawakan na nakita ng mga teleskopyo ng radyo o reaktibiti ng kemikal sa manipis at malamig na mga plasma.
Sa hinaharap, ang papel na ito ay maaaring magbigay ng daan para sa mga bagong teoretikal na pag-aaral na mas malapit na isinasaalang-alang ang epekto ng mga banggaan ng elektron sa trabaho ng mga antas ng enerhiya ng paikot na dami sa malamig na mga molekula. Makakatulong ito upang malaman kung saan ang mga banggaan ng elektron ay may pinakamalakas na epekto, na ginagawa posible na magsagawa ng mas detalyadong mga eksperimento sa larangan.
"Sa cryogenic storage ring, plano naming ipakilala ang mas maraming nalalamang teknolohiya ng laser upang suriin ang mga antas ng rotational energy ng mas maraming diatomic at polyatomic molecular species," dagdag ni Kálosi." . Ang mga sukat ng laboratoryo ng ganitong uri ay patuloy na pupunan, lalo na sa observational astronomy gamit ang makapangyarihang mga obserbatoryo gaya ng Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array sa Chile. ”
Mangyaring gamitin ang form na ito kung nakatagpo ka ng mga error sa spelling, mga kamalian, o nais na magpadala ng kahilingan sa pag-edit para sa nilalaman ng pahinang ito. Para sa mga pangkalahatang katanungan, mangyaring gamitin ang aming form sa pakikipag-ugnayan. Para sa pangkalahatang feedback, mangyaring gamitin ang seksyon ng pampublikong komento sa ibaba (mangyaring sundin ang mga patnubay).
Mahalaga sa amin ang iyong feedback. Gayunpaman, dahil sa dami ng mga mensahe, hindi namin ginagarantiya ang mga indibidwal na tugon.
Ginagamit lamang ang iyong email address upang ipaalam sa mga tatanggap kung sino ang nagpadala ng email. Hindi gagamitin ang iyong address o ang address ng tatanggap para sa anumang iba pang layunin. Ang impormasyong iyong ilalagay ay lalabas sa iyong email at hindi pananatilihin ng Phys.org sa anumang anyo.
Makakuha ng lingguhan at/o pang-araw-araw na mga update na inihatid sa iyong inbox. Maaari kang mag-unsubscribe anumang oras at hindi namin kailanman ibabahagi ang iyong mga detalye sa mga third party.
Gumagamit ang website na ito ng cookies upang tumulong sa pag-navigate, pag-aralan ang iyong paggamit ng aming mga serbisyo, mangolekta ng data para sa pag-personalize ng advertising, at maghatid ng nilalaman mula sa mga ikatlong partido. Sa paggamit ng aming website, kinikilala mo na nabasa at naunawaan mo ang aming Patakaran sa Privacy at Mga Tuntunin ng Paggamit.
Oras ng post: Hun-28-2022