Макс Планк ядролық физика институтының зерттеушілері ядролық физикадағы шексіз аз өзгерістерді сәтті өлшеді. масса Гейдельберг институтындағы өте дәл Pentatrap атомдық тепе-теңдігін пайдалану арқылы электрондардың кванттық секірулерінен кейін жеке атомдардың саны.
Классикалық механикада «масса' кез келген нысанның маңызды физикалық қасиеті болып табылады, ол өзгермейді – салмақ «ауырлық күшінің әсерінен үдеуіне» байланысты өзгереді, бірақ масса тұрақты болып қалады. Массаның тұрақтылығы туралы бұл түсінік Ньютон механикасының негізгі алғышарты болып табылады, бірақ кванттық әлемде олай емес.
Эйнштейннің салыстырмалылық теориясы масса-энергетикалық эквиваленттілік ұғымын берді, ол негізінен объектінің массасы әрқашан тұрақты болып қалуы қажет емес дегенді білдіреді; ол энергияға (баламалы мөлшерге) және керісінше түрлендіруге болады. Бұл массаның өзара байланысы немесе алмасуы және энергия бір-біріне ену ғылымдағы орталық ойлаудың бірі болып табылады және әйгілі E=mc теңдеуімен берілген2 Эйнштейннің арнайы салыстырмалылық теориясының туындысы ретінде, мұнда Е - энергия, m - масса және с - вакуумдағы жарық жылдамдығы.
Бұл теңдеу E=mc2 әмбебап барлық жерде ойнайды, бірақ айтарлықтай байқалады, мысалы, жылы атомдық ядролық ыдырау және ядролық синтез реакциялары кезінде массаның ішінара жоғалуы энергияның үлкен мөлшерін тудыратын реакторлар.
Субатомдық әлемде электрон «бірге» немесе «бірден» секіргенде орбитальды екіншісіне екі кванттық деңгей арасындағы «энергия деңгейінің алшақтығына» баламалы энергия мөлшері жұтылады немесе босатылады. Демек, масса-энергетикалық эквиваленттік формулаға сәйкес, а массасы атом энергияны жұтқанда көбеюі керек, ал энергияны бөлген кезде азаюы керек. Бірақ атом ішіндегі электрондардың кванттық ауысуынан кейін атом массасының өзгеруін өлшеу үшін өте аз болар еді; осы уақытқа дейін мүмкін болмаған нәрсе. Бірақ енді емес!
Макс Планк атындағы Ядролық физика институтының зерттеушілері жеке атомдардың массасындағы бұл шексіз аз өзгерісті алғаш рет сәтті өлшеп шықты, бұл дәлдік физикасындағы ең жоғары нүкте болуы мүмкін.
Бұған қол жеткізу үшін Макс Планк институтының зерттеушілері Гейдельберг институтында өте дәл Pentatrap атомдық балансын пайдаланды. PENTATRAP «жоғары дәлдіктегі Пеннинг тұзағы масс-спектрометрі» дегенді білдіреді, ол ішіндегі электрондардың кванттық секірулерінен кейін атомның массасындағы шексіз аз өзгерістерді өлшей алатын тепе-теңдік.
Осылайша, PENTATRAP атомдардағы метатұрақты электрондық күйлерді анықтайды.
Есепте ренийдегі негізгі және қозған күйлер арасындағы массалық айырмашылықты өлшеу арқылы метатұрақты электрондық күйді бақылау сипатталған.
***
Әдебиеттер тізімі:
1. Max-Planck-Gesellschaft 2020. Жаңалықтар бөлмесі – Pentatrap кванттық күйлер арасындағы масса айырмашылығын өлшейді. Жарияланды 07 мамыр, 07. Онлайн режимінде қол жетімді https://www.mpg.de/14793234/pentatrap-quantum-state-mass?c=2249 07 жылдың 2020 мамырында қол жеткізілді.
2. Schüssler, RX, Bekker, H., Braß, M. et al. Пеннинг тұзағы масс-спектрометриясы арқылы метатұрақты электрондық күйлерді анықтау. Табиғат 581, 42–46 (2020). https://doi.org/10.1038/s41586-020-2221-0
3. JabberWok, ағылшынша Q52, 2007. Бор атомының моделі. [желідегі сурет] Қол жетімді https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Bohr_atom_model.svg 08 мамыр 2020 қол жетімді.
***
