Watafiti katika Taasisi ya Max Planck ya Fizikia ya Nyuklia wamefanikiwa kupima mabadiliko madogo sana katika molekuli ya atomi mahususi kufuatia mruko wa kiasi cha elektroni ndani kwa kutumia usawa wa atomi wa Pentatrap ulio sahihi zaidi katika Taasisi iliyoko Heidelberg.
Katika mechanics ya classical, 'molekuli' ni mali muhimu ya kimwili ya kitu chochote ambacho hakibadiliki - uzito hubadilika kulingana na 'kuongeza kasi kutokana na mvuto' lakini molekuli inabaki thabiti. Wazo hili la uthabiti wa misa ni msingi wa msingi katika mechanics ya Newton, hata hivyo, sivyo katika ulimwengu wa quantum.
Nadharia ya Einstein ya uhusiano ilitoa dhana ya usawa wa wingi wa nishati ambayo kimsingi ilidokeza kwamba wingi wa kitu hauhitaji kubaki mara kwa mara kila mara; inaweza kubadilishwa kuwa (kiasi sawa cha) nishati na kinyume chake. Uhusiano huu baina au kubadilishana kwa wingi na nishati ndani ya kila mmoja ni mojawapo ya fikra kuu katika sayansi na inatolewa na mlinganyo maarufu E=mc2 kama derivative ya nadharia maalum ya Einstein ya uhusiano ambapo E ni nishati, m ni wingi na c ni kasi ya mwanga katika utupu.
Mlinganyo huu E=mc2 inachezwa kila mahali lakini inazingatiwa sana, kwa mfano, katika atomiki vinu ambapo upotevu wa sehemu ya molekuli wakati wa mpasuko wa nyuklia na athari za muunganisho wa nyuklia husababisha kiasi kikubwa cha nishati.
Katika ulimwengu wa atomiki ndogo, wakati elektroni inaruka 'kwenda' au 'kutoka' moja orbital kwa mwingine, kiasi cha nishati sawa na 'pengo la kiwango cha nishati' kati ya viwango viwili vya quantum humezwa au kutolewa. Kwa hivyo, kulingana na fomula ya usawa wa nishati ya wingi, wingi wa an chembe inapaswa kuongezeka wakati inachukua nishati na kinyume chake, inapaswa kupungua wakati inatoa nishati. Lakini badiliko la wingi wa atomi kufuatia mabadiliko ya quantum ya elektroni ndani ya atomi, lingekuwa dogo sana kupima; kitu ambacho hakijawezekana hadi sasa. Lakini sivyo tena!
Watafiti katika Taasisi ya Max Planck ya Fizikia ya Nyuklia wamefaulu kupima badiliko hili dogo sana katika wingi wa atomi moja moja kwa mara ya kwanza, ikiwezekana hatua ya juu zaidi katika fizikia ya usahihi.
Ili kufanikisha hili, watafiti katika Taasisi ya Max Planck walitumia usawa wa atomiki wa Pentatrap katika Taasisi huko Heidelberg. PENTATRAP inasimama kwa 'high-precision Penning trap mass spectrometer', mizani ambayo inaweza kupima mabadiliko madogo sana katika wingi wa atomi kufuatia mruko wa kiasi cha elektroni ndani.
PENTATRAP kwa hivyo hugundua hali za kielektroniki zinazoweza kubadilika ndani ya atomi.
Ripoti inaelezea uchunguzi wa hali ya kielektroniki inayoweza kubadilika kwa kupima tofauti kubwa kati ya ardhi na majimbo ya msisimko katika Rhenium.
***
Marejeo:
1. Max-Planck-Gesellschaft 2020. Chumba cha Habari - Pentatrap hupima tofauti za wingi kati ya majimbo ya quantum. Ilichapishwa tarehe 07 Mei 07, 2020. Inapatikana mtandaoni kwa https://www.mpg.de/14793234/pentatrap-quantum-state-mass?c=2249 Ilifikiwa tarehe 07 Mei 2020.
2. Schüssler, RX, Bekker, H., Braß, M. et al. Ugunduzi wa hali za kielektroniki zinazoweza kugunduliwa na Penning trap mass spectrometry. Nature 581, 42–46 (2020). https://doi.org/10.1038/s41586-020-2221-0
3. JabberWok kwa Kiingereza Q52, 2007. Bohr atom model. [picha mtandaoni] Inapatikana kwa https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Bohr_atom_model.svg Iliyopatikana 08 Mei 2020.
***
