ПРИШЛИТЕ СВОЮ НОВОСТЬ!
Лента новостей
Выбрать категорию:
26 января
25 января
24 января
23 января
22 января
21 января
20 января
19 января
18 января
17 января
16 января
15 января
14 января
13 января
12 января
11 января
10 января
09 января
08 января
07 января
06 января
05 января
04 января
03 января
02 января
01 января
31 декабря
30 декабря
29 декабря
28 декабря
27 декабря
26 декабря
25 декабря
24 декабря
23 декабря
22 декабря
21 декабря
20 декабря
19 декабря
17:22
ЭНЦИКЛОПЕДИЯ ДОБРА
18 декабря
17 декабря
16 декабря
15 декабря
ГОЛОСОВАНИЕ
Нужна ли астрономия в качестве школьного предмета?

Москва: Физики создали гигантскую двухатомную молекулу

23 августа, 12:22

 

Физики из Швейцарского федерального технологического института создали молекулу из двух атомов цезия, межатомное расстояние в которой составляет около одного микрометра. Это в тысячи раз больше чем длины связи в привычных молекулах воды. Атомы при этом находятся в так называемых ридберговских состояниях. Время жизни частиц оценивается в десятки микросекунд. Исследование опубликовано в журнале Physical Review Letters, кратко о нем сообщает Physics.

В зависимости от того, какой энергией обладает электрон, он может находиться на одной из бесконечного, но строго определенного набора орбиталей атома. Чем больше эта энергия, тем дальше оказывается электрон от ядра, а при превышении некоторой критической величины частица и вовсе покидает атом, происходит ионизация.

Орбитали в атоме можно пронумеровать с помощью главного квантового числа (n). К примеру, в обыкновенном невозбужденном атоме водорода электрон будет располагаться на орбитали с n=1. Поглотив фотон с определенной энергией (соответствующей длине волны 121,6 нанометра) электрон может перейти на орбиталь с n=2. Следующий переход на n=3 потребует гораздо меньшую энергию (фотон с длиной волны 656,3 нанометра) и так далее. Точно такую же нумерацию можно ввести и в более сложных атомах.

Как правило, возбужденные состояния живут недолго — переход между первым возбужденным и основным состояниями происходит за наносекунды. Однако с ростом номера орбитали, на которой находится электрон, время жизни начинает расти, достигая долей миллисекунд или даже секунд (при n ≈ 1000). Таким орбиталям соответствуют огромные, по сравнению с обычными атомами, радиусы — вплоть до долей миллиметра. Эти экзотические состояния получили название ридберговских атомов.

Ранние расчеты физиков показали, что ридберговские атомы могут объединяться в молекулы с характерными длинами связей сопоставимыми с радиусом самих атомов. Хотя это предсказание уже было экспериментально подтверждено, авторы новой работы отметили, что в вычислениях были сделаны существенные допущения. Целью исследования было поднять точность моделирования и сравнить его с реальными данными.

В эксперименте физики создавали молекулы, состоящие из двух ридберговских атомов цезия. Электроны в них находились соответственно на 43 и 44 возбужденных уровнях. На первом этапе ученые получали холодный газ из атомов цезия — характерные расстояния между атомами составляли порядка одного микрометра. Затем небольшую долю атомов возбуждали с помощью лазерного импульса на 44 возбужденный уровень. После этого облако освещали с помощью второго лазера. Энергия его фотонов была меньше, чем требуется для возбуждения на 43 уровень. Разность энергий в точности соответствовала тому количеству энергии, которая выделилась бы при образовании молекулы из атомов — эта величина была получена из новых расчетов.

Подтвердить рождение ридберговских молекул физикам удалось по характерным следам распада димеров: когда один из атомов переходит на менее возбужденное состояние, он излучает энергию, которую может поглотить второй атом. Это приводит к ионизации последнего, что и фиксировали ученые.

Как рассказывают авторы, по данным уточненной модели многие ридберговские молекулы, предсказанные ранее, на самом деле не могут существовать.

Системы, подобные изученной авторами, могут найти применение в квантовых компьютерах, играя роль логических вентилей. Кубитами при этом будут состояния ридберговских атомов. Отсутствие внутри димеров притяжения и отталкивания, обеспечит высокую точность производимых операций.

Кроме того, ридберговские атомы интересны и с фундаментальной точки зрения. Например, с их помощью физики создали молекулу с рекордным дипольным моментом — в тысячи раз более полярную, чем молекула воды. Один из атомов при этом находился в ридберговском состоянии, а другой — в обычном.

 

Автор: Владимир Королёв (Интернет-издание N+1)

Фото: Интернет-издание N+1

#мымир #мир #молодежь 

#инициатива #развитие #СМИ 

#МИАМИР #молодежныеСМИ #позитив

#добро