Studiuesit në Institutin Max Planck për Fizikën Bërthamore kanë matur me sukses ndryshimin pafundësisht të vogël në masë të atomeve individuale pas kërcimeve kuantike të elektroneve brenda duke përdorur ekuilibrin atomik ultra të saktë Pentatrap në Institutin në Heidelberg.
Në mekanikën klasike, 'masë' është një veti e rëndësishme fizike e çdo objekti që nuk ndryshon - pesha ndryshon në varësi të 'përshpejtimit për shkak të gravitetit' por masë mbetet konstante. Ky nocion i qëndrueshmërisë së masës është një premisë bazë në mekanikën Njutoniane, megjithatë, jo kështu në botën kuantike.
Teoria e relativitetit të Ajnshtajnit dha nocionin e ekuivalencës së masës-energjisë që në thelb nënkuptonte se masa e një objekti nuk duhet të mbetet gjithmonë konstante; mund të shndërrohet në (një sasi ekuivalente) energjie dhe anasjelltas. Kjo ndërlidhje ose ndërkëmbyeshmëri e masës dhe energji në njëra-tjetrën është një nga të menduarit qendror në shkencë dhe jepet nga ekuacioni i famshëm E=mc2 si një derivat i teorisë speciale të relativitetit të Ajnshtajnit ku E është energji, m është masa dhe c është shpejtësia e dritës në vakum.
Ky ekuacion E=mc2 është në lojë universalisht kudo, por vërehet dukshëm, për shembull, në atomik reaktorët ku humbja e pjesshme e masës gjatë reaksioneve të ndarjes bërthamore dhe shkrirjes bërthamore shkakton një sasi të madhe energjie.
Në botën nën-atomike, kur një elektron kërcen 'në' ose 'nga' një i syrit në një tjetër, një sasi energjie ekuivalente me 'hendekun e nivelit të energjisë' ndërmjet dy niveleve kuantike absorbohet ose çlirohet. Prandaj, në përputhje me formulën e ekuivalencës masë-energji, masa e një atom duhet të rritet kur thith energji dhe anasjelltas, duhet të ulet kur çliron energji. Por ndryshimi në masën e një atomi pas tranzicionit kuantik të elektroneve brenda atomit, do të ishte jashtëzakonisht i vogël për t'u matur; diçka që nuk ka qenë e mundur deri më tani. Por jo më!
Studiuesit në Institutin Max Planck për Fizikën Bërthamore kanë matur me sukses këtë ndryshim pafundësisht të vogël në masën e atomeve individuale për herë të parë, ndoshta pika më e lartë në fizikën e saktësisë.
Për ta arritur këtë, studiuesit në Institutin Max Planck përdorën balancën atomike ultra të saktë të Pentatrap në Institutin në Heidelberg. PENTATRAP do të thotë 'spektrometri i masës Penning kurth me precizion të lartë', një ekuilibër i cili mund të masë ndryshimet pafundësisht të vogla në masën e një atomi pas kërcimeve kuantike të elektroneve brenda.
Kështu, PENTATRAP zbulon gjendje elektronike metastabile brenda atomeve.
Raporti përshkruan vëzhgimin e një gjendje elektronike metastabile duke matur diferencën në masë midis gjendjeve tokësore dhe të ngacmuara në Rhenium.
***
Referencat:
1. Max-Planck-Gesellschaft 2020. Redaksia – Pentatrap mat dallimet në masë midis gjendjeve kuantike. Postuar më 07 maj 07, 2020. Në dispozicion në internet në https://www.mpg.de/14793234/pentatrap-quantum-state-mass?c=2249 Arritur më 07 maj 2020.
2. Schüssler, RX, Bekker, H., Braß, M. et al. Zbulimi i gjendjeve elektronike metastabile me anë të spektrometrisë së masës së kurthit Penning. Nature 581, 42–46 (2020). https://doi.org/10.1038/s41586-020-2221-0
3. JabberWok në anglisht Q52, 2007. Modeli i atomit Bohr. [imazhi në linjë] E disponueshme në https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Bohr_atom_model.svg Qasja në 08 Maj 2020.
***
