Studiuesit në Institutin Max Planck për Fizikë Bërthamore kanë matur me sukses një ndryshim infinitezimalisht të vogël në masën e atomeve individuale pas kërcimeve kuantike të elektroneve brenda tyre, duke përdorur ekuilibrin atomik Pentatrap ultra të saktë në Institutin në Heidelberg.
Në mekanikën klasike, ' masa ' është një veti e rëndësishme fizike e çdo objekti që nuk ndryshon - pesha ndryshon në varësi të 'përshpejtimit për shkak të gravitetit', por masa mbetet konstante. Ky nocion i qëndrueshmërisë së masës është një premisë themelore në mekanikën njutoniane, megjithatë, nuk është kështu në botën kuantike.
Teoria e relativitetit e Ajnshtajnit dha nocionin e ekuivalencës masë-energji, i cili në thelb nënkuptonte se masa e një objekti nuk ka nevojë të mbetet gjithmonë konstante; ajo mund të shndërrohet në (një sasi ekuivalente) energjie dhe anasjelltas. Kjo ndërlidhje ose ndërkëmbyeshmëri e masës dhe energjisë në njëra-tjetrën është një nga mendimet qendrore në shkencë dhe jepet nga ekuacioni i famshëm E=mc2 si një derivat i teorisë speciale të relativitetit të Ajnshtajnit, ku E është energjia, m është masa dhe c është shpejtësia e dritës në boshllëk.
Ky ekuacion E=mc2 është në veprim universalisht dhe kudo, por vërehet ndjeshëm, për shembull, në reaktorët atomikë ku humbja e pjesshme e masës gjatë reaksioneve të ndarjes bërthamore dhe bashkimit bërthamor shkakton një sasi të madhe energjie.
Në botën subatomike, kur një elektron kërcen 'në' ose 'nga' një orbital në një tjetër, një sasi energjie ekuivalente me 'boshllëkun e nivelit të energjisë' midis dy niveleve kuantike absorbohet ose çlirohet. Prandaj, në përputhje me formulën e ekuivalencës masë-energji, masa e një atomi duhet të rritet kur thith energji dhe anasjelltas, duhet të ulet kur çliron energji. Por ndryshimi në masën e një atomi pas tranzicioneve kuantike 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 Pentatrap ultra të saktë në Institutin në Heidelberg. PENTATRAP qëndron për 'spektrometër mase Penning me precizion të lartë', një balancë që mund të matë ndryshime infinitimalisht 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. Dhoma e lajmeve – Pentatrap mat ndryshimet në masë midis gjendjeve kuantike. Postuar më 07 maj 2020. Në dispozicion në internet në https://www.mpg.de/14793234/pentatrap-quantum-state-mass?c=2249 Qasur më 07 maj 2020.
2. Schüssler, RX, Bekker, H., Braß, M. et al. Zbulimi i gjendjeve elektronike metastabile me anë të spektrometrisë masive të 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 të Bohr-it. [imazh online] Në dispozicion në https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Bohr_atom_model.svg Qasur më 08 maj 2020.
***
