Atsibodo dėl nieko? Na, tu nesi juokingas: kai kurie atomai gali sudaryti tikrus ryšius su „nieko“.
Nors tipiškam cheminiam ryšiui reikalingi du subjektai, egzistuoja vienos rūšies atomas, galintis prisijungti prie „vaiduoklių“ atomų arba tokių, kurių nėra, pagal naują dokumentą, paskelbtą rugsėjo 12 d. Žurnale „Physical Review Letters“.
Kaip mūsų Saulės sistemos planetos orbita skrieja aplink saulę, elektronai orbita skrieja aplink atomo branduolį. Kuo toliau jų orbita, tuo didesnė elektronų energija. Bet, padidinus energiją, elektronai dažnai gali šokinėti orbita - ir kai kurie nuvažiuoja atstumą.
Rydbergo atomai turi vieną elektroną, kuris šokinėja į tolimą orbitą, toli nuo branduolio. „Iš esmės bet kuris periodinės lentelės atomas gali tapti Rydbergo atomu“, - „Live Science“ pasakojo vyresnysis autorius Chrisas Greene'as, žymus Purdue universiteto fizikos ir astronomijos profesorius. Viskas, ko reikia, yra šviečiantis lazeris ant atomo, suteikiant jo elektronams šiek tiek energijos.
Rydbergo atomai „chemijos požiūriu yra neįprasti“, - teigė Greene'as. Taip yra todėl, kad susijaudinęs elektronas, šoktelėjęs labai toli nuo atomo branduolio, gali ir vėl susidurti su šalia esančio žemės būsenos atomo elektronu - arba tokiu, kur visi jo elektronai yra mažiausios įmanomos energijos būsenoje. Kiekvieną kartą susidūrus, jis po truputį pritraukia pagrindinės būsenos atomą, galų gale įstrigdamas į tai, kas vadinama trilobito jungtimi.
„Ši labai maža sąveika su tolimu atomu“, gali sąveikauti su Rydbergo atomu taip, kad susidariusi molekulė atrodo kaip išnykusių nariuotakojų, vadinamų trilobitais, fosilija, sakė Greene.
Pirmą kartą buvo numatyta, kad trilobito molekulės egzistuoja 2000 m., O eksperimentiniu būdu buvo pastebėtos po 15 metų. Tačiau dabar Greene'as ir jo komanda prognozuoja, kad yra būdas „apgauti“ Rydbergo atomą, kad jis suformuotų ryšį su, na, nieko.
Viskas, ką jiems reikėjo padaryti, buvo padaryti šiek tiek skulptūrų.
Grynai teorinio eksperimento metu komanda panaudojo kompiuterinį algoritmą, norėdama išsiaiškinti elektrinių ir magnetinių impulsų, kuriuos jie galėtų pritaikyti Rydbergo vandenilio atome, seką, suformuodami ją taip, kad susidarytų trilobito jungtis.
Kiekvieno elektrinio impulso metu Rydbergo vandenilio atomo elektroninė orbita gali būti ištempta; ir kiekvieno magnetinio impulso metu jis gali būti susuktas maža, - sakė Greene'as.
„Šiek tiek stebina, kad tarpiniais etapais prieš pritaikant galutinį impulsą atomui, rišančiojo elektrono būsena atrodo visai ne tokia kaip trilobito“, - teigė Greene'as. "Tik tada, kai norima būsena pasibaigus paskutiniam pulsui, jis sufokusuojamas."
Jų skaičiavimai parodė, kad, kaip voras, šaudantis į savo internetinę svetainę į tuščią erdvę, Rydbergo atomas gali sudaryti trilobito jungtį su „vaiduoklio“ atomu.
„Elektronas elgiasi lygiai taip, tarsi būtų sujungtas su atomu, tačiau nėra jokio atomo, prie kurio prisijungti“, - teigė Greene'as. Ir tai daro labai kryptingai, tai reiškia, kad ji nurodo beveik tikslią vietą kosmose, kur ji būtų prisijungusi prie pagrindinės būklės atomo. Jie nustatė, kad šis niekinis ryšys turėtų išlikti mažiausiai 200 mikrosekundžių.
„Mes esame gana pasitikintys savimi“, - jei tai būtų bandoma eksperimentiškai, pasakytų Greene. Tačiau, kad tai atitiktų eksperimentinę reikšmę, tyrinėtojai turės išsiaiškinti, kaip sinchronizuoti impulsus ir užblokuoti išorinius laukus, kuriuos pašalinti gali būti labai sunku, teigia Amerikos fizikos draugija.
Greene'as tikisi išsiaiškinti, ar yra kitų būdų, kaip „apgauti“ elektronus, kad jie sudarytų ryšius be nieko, pavyzdžiui, naudojant mikrobangas ar greitus lazerio impulsus. Jis įtaria, kad šie atomai, neprisirišę prie nieko, gali elgtis kitaip, jei bus paraginti atlikti chemines reakcijas.
