Ошибка!

Показать Ошибка!

Забыли пароль?

Ошибка!

Ошибка!

Скрыть Ошибка!

Скрыть Ошибка!

Забыли пароль? Напишите ваш email и мы отправим письмо с инструкциями.

Ошибка!

Обратно

Закрыть

Странная молекула, наконец, создана

Странная молекула, наконец, создана
Создана молекула, которая до сих пор существовала только в теории.


Молекула, известная как молекула Ридберга, формируется благодаря неуловимой и чрезвычайно слабой химической связи между двумя атомами.

Электроны двигаются по орбите вокруг центрального ядра

Новый тип соединения появляется, когда у одного из двух атомов составляющих молекулу есть электрон, отдалённый от ядра.

Это открытие укрепляет фундаментальную квантовую теорию Ферми. Эта теория о том, как электроны ведут себя и взаимодействуют друг с другом.

Рассматриваемая в исследовании молекула Ридберга были сформированы из двух атомов рубидия - одного атома Ридберга и одного "нормального" атома.

Движение и положение электронов в пределах атома могут быть описаны как движение по кругу вокруг центрального ядра – каждый набор орбитальных электронов расположен всё дальше от центра.

Атом Ридберга особенный, так у него на наиболее удаленной орбите всего один электрон - очень далеко, в атомных масштабах, от ядра.

Ещё в 1934 году Ферми предсказал что, другой атом может взаимодействовать с этим одиноким блуждающим электроном.

«Однако Ферми никогда не предполагал, что такие молекулы могли быть сформированы в лаборатории», - объясняет Крис Грине (Chris Greene), физик из университета Колорадо, первый предсказавший то, что молекулы Ридберга могут реально существовать.

«В нашей работе 70-80-ых годов мы признали, что может существовать в своём роде силовое поле между атомом Ридберга и нормальным атомом».

«Однако создание этой молекулы стало возможной только в сейчас, когда учёные могут получать очень холодные системы».

В нужное время, в нужном месте

Учёные объясняют, что невообразимо низкие температуры необходимы, чтобы создавать такие молекулы.

"Чтобы поля электронов могли найти друг друга и взаимодействовать, ядра атомов должны быть на правильном расстоянии друг от друга", - рассказывает Вера Бендковски из университета Штутгарта, Германия, создатель этой молекулы.

«Мы использовали сверххолодное облако рубидия - когда вы охлаждаете его, атомы газа придвигаются друг к другу».

Исследователи насыщают лазером атом до "состояния Ридберга"

При температурах очень близко к абсолютному нулю, минус 273C, между атомами достигается "критическое расстояние" приблизительно в 100 нм (1 нм = одна миллионная миллиметра).

Когда один из атомов является атомом Ридберга, то эти два атома формируют молекулу Ридберга. По сравнению с обычными молекулами промежуток в 100 нм огромен.

«Электрон Ридберга напоминает овчарку, которая удерживает стадо вместе, бродя по края стада и подталкивая в центр любую овцу, которая начинает отдаляться от центра».

Помещение этого электрона на периферию, т.е. создание атома Ридберга, требует большой энергии.

"Мы насыщаем атомы до стадии Ридберга лазером", - объясняет Бендковски.

"Если у нас есть газ с критической плотностью, с двумя атомами, которые в состоянии сформировать молекулу, на правильном расстоянии, и мы насыщаем один из них до состояния Ридберга, тогда мы можем сформировать молекулу Ридберга".

Этот сверххолодный эксперимент является также сверхбыстрым - самая долгоживущая молекула Ридберка протянула 18 микросекунд.

Тот факт, что молекулы могут быть сделаны и обнаружены, подтверждает старые фундаментальные атомные теории.

"Это - очень захватывающий набор экспериментов", - добавляет Хелен Филдинг (Helen Fielding), физик из университетского колледжа Лондона.

"Они показывают, что этот подход выполним, и будет интересно увидеть ту фундаментальную физику, которую мы будем в состоянии проверить с ними".

Озарение

Предсказание профессора Грине, что молекулы Ридберга могут существовать в реальности, было вдохновлено другим нобелевским лауреатом.

В 1924 году индийский физик Шатьендранат Бозе прислал Альберту Энштейну некоторые свои теоретические выкладки, в результате чего Энштейн сделал одно из своих предсказаний.

Он заявил, что, если газ охладить до очень низкой температуры, то все атомы внезапно перейдут в свое "самое низкое состояние энергии", таким образом, они наморозятся и будут вести себя идентичным и предсказуемым способом.

В некотором смысле это аналог конденсации газа в виде капель жидкости.

Когда ученые, охлаждая и заманивая щелочные атомы в ловушку, достигли уплотнения Бозе-Энштейна, Грине понял, что криофизику можно использовать для формирования молекул, которые просто не существуют ни в каких других условиях.

По материалам BBC News

 

 

Комментарии:

Еще нет комментариев, станьте первым коментатором!
Войдите на зайт или зарегистрируйтесь, чтобы оставлять комментарии!
0
Светлая галактика в центре темного спора

Светлая галактика в центре темного спора

Темная материя считается клеем, который скрепляет галактики, но несколько лет назад группа астрономов заявила, что нашла галактику, в которой её было.

Другие ученые позже утверждали, что это была ошибка вычислений, но теперь первоначальная команда использовала Хаббл для более надежных наблюдений и подтвердила свои выводы. Новое исследование - последний эпизод в давней саге, которая действительно иллюстрирует действующий научный метод. В 2018 году группа астрономов из Йельского университета объявила об открытии DF2 - карликовой галактики, в кото...
19.06.21 11:37
0
1
Китайский экипаж отправился на новую космическую станцию

Китайский экипаж отправился на новую космическую станцию

Три китайских астронавта прибыли в четверг на новую космическую станцию ??Китая, начиная трехмесячную миссию, что стало еще одной вехой в амбициозной космической программе страны.

Корабль Shenzhou-12 соединился с модулем космической станции примерно через 6 часов после взлета с космодрома Цзюцюань на окраине пустыни Гоби. Примерно через 3 часа 56-летний командир Не Хайшэн, за ним 54-летний Лю Бомин и 45-летний новичок Тан Хунбо открыли люки и поплыли в основной жилой модуль Tianhe-1. На фотографиях они были заняты распаковкой оборудования. «Впервые китайцы вошли на собств...
18.06.21 09:53
0
3
Тайна падения яркости Бетельгейзе раскрыта

Тайна падения яркости Бетельгейзе раскрыта

В конце 2019 - начале 2020 года яркая оранжевая звезда Бетельгейзе в созвездии Ориона стала заметно темнее, что заставило астрономическое сообщество задуматься.

Группа астрономов опубликовала новые изображения поверхности звезды, сделанные с помощью Очень Большого Телескопа Европейской южной обсерватории (VLT ESO), которые ясно показывают, как изменилась ее яркость. Новое исследование показывает, что звезда была частично скрыта облаком пыли - открытие, которое раскрывает тайну Великого затемнения Бетельгейзе. Падение яркости Бетельгейзе - изменение, заме...
17.06.21 14:59
0
0
Самые большие структуры во Вселенной демонстрируют четкий сигнал вращения со смещением света

Самые большие структуры во Вселенной демонстрируют четкий сигнал вращения со смещением света

Нанося на карту движение галактик в огромных волокнах, соединяющих космическую сеть, астрономы из Потсдамского астрофизического института Лейбница (AIP) в сотрудничестве с учеными из Китая и Эстонии обнаружили, что длинные усики галактик вращаются в масштабе сотен миллионов световых лет. Ротации в таких огромных масштабах еще не наблюдались.

Результаты, опубликованные в Nature Astronomy, показывают, что угловой момент может генерироваться в беспрецедентных масштабах. Космические нити - это огромные мосты из галактик и темной материи, которые соединяют скопления галактик друг с другом. Они направляют галактики к большим скоплениям, расположенным на концах. «Картографируя движение галактик на этих огромных космических супермагистралях ...
16.06.21 14:27
0
2
Переработанные отходы целлюлозных заводов придают цементу прочность и эластичность

Переработанные отходы целлюлозных заводов придают цементу прочность и эластичность

Целлюлозные заводы производят значительное количество отходов, и ученые довольно творчески подходят к тому, как их можно использовать.

Последний пример исходит от исследователей Университета Британской Колумбии (UBC), которые использовали отходы целлюлозного завода в качестве наполнителя для цемента, который оказался более прочным и устойчивым. Отходы, лежащие в основе этого прорыва, известны как зола уноса целлюлозных заводов (PFA), которую целлюлозно-бумажная промышленность Северной Америки производит более миллиона тонн ежего...
11.04.21 16:09
0
2
Проводящий гидрогель может найти применение в робототехнике и не только

Проводящий гидрогель может найти применение в робототехнике и не только

Сейчас для создания устройства с высокой электропроводностью придется использовать твердые металлы. Но теперь ученые из Университета Карнеги-Меллона создали мягкий и гибкий материал, отвечающий всем требованиям.

Под руководством профессора Кармеля Маджиди исследователи начали с суспендирования чешуек серебра микрометрового размера в полиакриламидно-альгинатном гидрогеле. Когда этот материал впоследствии был частично дегидратирован, чешуйки серебра сцепились друг с другом, образуя сети, проходящие через матрицу гидрогеля. Эти сети были не только очень электропроводными, но и могли противостоять механическ...
21.03.21 13:29
1
3
Бактериальная биопленка выжимает масло из воды

Бактериальная биопленка выжимает масло из воды

Масло и воду очень трудно разделить, что затрудняет очистку загрязненной воды. Исследователи из Университета Северной Каролины обнаружили, что мембрана из бактериальной биопленки может эффективно пропускать воду, удерживая при этом масло.

Нефть представляет серьезную опасность для окружающей среды, когда случаются огромные разливы нефти, такие как Deepwater Horizon, но даже в меньших масштабах загрязнение может происходить в результате промышленных процессов. Всегда востребованы новые решения по очистке. В новом исследовании исследователи Университета Северной Каролины обратились за помощью к бактериям. Чтобы защитить себя от вред...
09.03.21 22:34
0
8
Радиация помогает самовосстановлению некоторых металлических сплавов

Радиация помогает самовосстановлению некоторых металлических сплавов

Радиация наносит вред как тканям, так и материалам. Но инженеры из Массачусетского технологического института крайне удивились, обнаружив, что она может помочь некоторым сплавам восстановиться, продлив срок их полезного использования.

Это поможет в проектировании будущих электростанций. Известно, что в ядерных реакторах радиация ускоряет коррозию большинства материалов, что приводит к возможному выходу из строя и вероятным катастрофическим последствиям. Поэтому в новом исследовании ученые из MIT и Национальной лаборатории им. Лоуренса Беркли намеревались определить, насколько вредна коррозия при разных уровнях радиации. Но их...
10.07.20 18:40
0