Даследчыкі з Інстытута ядзернай фізікі Макса Планка паспяхова вымералі бясконца малыя змены ў маса асобных атамаў пасля квантавых скачкоў электронаў унутры з дапамогай звышдакладнага атамнага балансу Pentatrap у Інстытуце ў Гейдэльбергу.
У класічнай механіцы "масагэта важная фізічная ўласцівасць любога аб'екта, якая не змяняецца - вага змяняецца ў залежнасці ад "паскарэння гравітацыі", але маса застаецца нязменным. Гэта паняцце сталасці масы з'яўляецца асноўнай пасылкай у механіцы Ньютана, аднак у квантавым свеце гэта не так.
Тэорыя адноснасці Эйнштэйна дала паняцце эквівалентнасці масы і энергіі, якое ў асноўным азначала, што маса аб'екта не павінна заўсёды заставацца пастаяннай; яна можа быць ператворана ў (эквівалентную колькасць) энергіі і наадварот. Гэтая ўзаемасувязь або ўзаемазаменнасць мас і энергія адзін у аднаго з'яўляецца адным з цэнтральных мыслення ў навуцы і задаецца знакамітым раўнаннем E=mc2 як вытворная ад спецыяльнай тэорыі адноснасці Эйнштэйна, дзе E - энергія, m - маса і c - хуткасць святла ў вакууме.
Гэта раўнанне E=mc2 дзейнічае паўсюдна, але значна назіраецца, напрыклад, у атамная рэактары, дзе частковая страта масы падчас рэакцый ядзернага дзялення і ядзернага сінтэзу прыводзіць да выпрацоўкі велізарнай колькасці энергіі.
У субатамным свеце, калі электрон скача "на" або "з" аднаго арбітальны для іншага, колькасць энергіі, эквівалентная «разрыву энергетычнага ўзроўню» паміж двума квантавымі ўзроўнямі, паглынаецца або вызваляецца. Такім чынам, у адпаведнасці з формулай эквівалентнасці масы і энергіі маса ан атам павінна павялічвацца, калі яна паглынае энергію, і, наадварот, павінна памяншацца, калі яна вызваляе энергію. Але змяненне масы атама пасля квантавых пераходаў электронаў унутры атама было б надзвычай малым для вымярэння; тое, што было немагчыма дагэтуль. Але ўжо не!
Даследчыкі з Інстытута ядзернай фізікі Макса Планка ўпершыню паспяхова вымерылі гэтае бясконца невялікае змяненне масы асобных атамаў, магчыма, гэта самы высокі пункт у дакладнай фізіцы.
Каб дасягнуць гэтага, даследчыкі з Інстытута Макса Планка выкарыстоўвалі звышдакладны атамны баланс Pentatrap з Інстытута ў Гайдэльбергу. ПЕНТАТРАП абазначае «высокадакладны мас-спектрометр-пастка Пенінга», вага, які можа вымяраць бясконца малыя змены масы атама пасля квантавых скачкоў электронаў усярэдзіне.
Такім чынам, PENTATRAP выяўляе метастабільныя электронныя стану ўнутры атамаў.
У дакладзе апісваецца назіранне за метастабільным электронным станам шляхам вымярэння розніцы мас паміж асноўным і ўзбуджаным станамі ў Рэніі.
***
Спасылкі:
1. Max-Planck-Gesellschaft 2020. Newsroom – Pentatrap вымярае адрозненні ў масе паміж квантавымі станамі. Апублікавана 07 мая 07 г. Даступна ў Інтэрнэце па адрасе https://www.mpg.de/14793234/pentatrap-quantum-state-mass?c=2249 Доступ 07 мая 2020 г.
2. Schüssler, RX, Bekker, H., Braß, M. і інш. Выяўленне метастабільных электронных станаў з дапамогай мас-спектраметрыі з пасткай Пенінга. Прырода 581, 42–46 (2020). https://doi.org/10.1038/s41586-020-2221-0
3. JabberWok на англійскай мове Q52, 2007. Мадэль атама Бора. [Выява ў Інтэрнэце] Даступна па адрасе https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Bohr_atom_model.svg Accessed 08 мая 2020.
***
