लेजर टेक्नोलोजी प्रयोग गरेर मापन गरिएको आणविक आयन-इलेक्ट्रोन टक्करहरूको रोटेशनल कूलिंग

जब यो चिसो ठाउँमा खाली हुन्छ, अणुले आफ्नो परिक्रमा सुस्त पारेर र क्वान्टम ट्रान्जिसनमा घूर्णन ऊर्जा गुमाएर सहज रूपमा चिसो हुन्छ। भौतिकशास्त्रीहरूले यो घूर्णन शीतलन प्रक्रियालाई वरपरका कणहरूसँग अणुहरूको टक्करले गति, ढिलो वा उल्टो गर्न सक्ने देखेका छन्। .googletag.cmd.push(function() { googletag.display('div-gpt-ad-1449240174198-2′);
जर्मनी र कोलम्बिया एस्ट्रोफिजिकल प्रयोगशालाको परमाणु भौतिकीका लागि म्याक्स-प्ल्याङ्क इन्स्टिच्युटका अन्वेषकहरूले भर्खरै अणुहरू र इलेक्ट्रोनहरू बीचको टक्करको कारण क्वान्टम ट्रान्जिसन दरहरू मापन गर्ने उद्देश्यले एउटा प्रयोग सञ्चालन गरे। तिनीहरूको निष्कर्ष, भौतिक समीक्षा पत्रहरूमा प्रकाशित, पहिलो प्रयोगात्मक प्रमाण प्रदान गर्दछ। यस अनुपातको, जुन पहिले मात्र सैद्धान्तिक रूपमा अनुमान गरिएको थियो।
"जब इलेक्ट्रोनहरू र आणविक आयनहरू कमजोर आयनीकृत ग्यासमा उपस्थित हुन्छन्, अणुहरूको सबैभन्दा कम क्वान्टम-स्तर जनसंख्या टक्करको समयमा परिवर्तन हुन सक्छ," अध्ययन सञ्चालन गर्ने अनुसन्धानकर्ताहरू मध्ये एक एबेल कालोसीले Phys.org लाई बताउनुभयो।" यसको एउटा उदाहरण। प्रक्रिया इन्टरस्टेलर क्लाउडहरूमा हुन्छ, जहाँ पर्यवेक्षणहरूले देखाउँछ कि अणुहरू मुख्य रूपमा तिनीहरूको न्यून क्वान्टम अवस्थाहरूमा छन्। नकारात्मक रूपमा चार्ज गरिएको इलेक्ट्रोनहरू र सकारात्मक रूपमा चार्ज गरिएको आणविक आयनहरू बीचको आकर्षणले इलेक्ट्रोन टक्कर प्रक्रियालाई विशेष रूपमा कुशल बनाउँछ।"
वर्षौंदेखि, भौतिकशास्त्रीहरूले सैद्धान्तिक रूपमा निर्धारण गर्ने प्रयास गरिरहेका छन् कि कसरी बलियो रूपमा मुक्त इलेक्ट्रोनहरू टक्करको समयमा अणुहरूसँग अन्तरक्रिया गर्छन् र अन्ततः तिनीहरूको घूर्णन अवस्था परिवर्तन गर्छन्। यद्यपि, अहिलेसम्म, तिनीहरूको सैद्धान्तिक भविष्यवाणीहरू प्रयोगात्मक सेटिङमा परीक्षण गरिएको छैन।
"अहिलेसम्म, दिइएको इलेक्ट्रोन घनत्व र तापमानको लागि घूर्णन ऊर्जा स्तरहरूमा परिवर्तनको वैधता निर्धारण गर्न कुनै मापन गरिएको छैन," कालोसी बताउँछन्।
यो मापन सङ्कलन गर्न, Kálosi र उनका सहकर्मीहरूले 25 Kelvin को तापक्रममा इलेक्ट्रोनहरूसँग नजिकको सम्पर्कमा पृथक चार्ज अणुहरू ल्याए। यसले उनीहरूलाई अघिल्लो कामहरूमा उल्लिखित सैद्धान्तिक मान्यताहरू र भविष्यवाणीहरूको प्रयोगात्मक परीक्षण गर्न अनुमति दियो।
तिनीहरूको प्रयोगहरूमा, शोधकर्ताहरूले जर्मनीको हाइडेलबर्गको म्याक्स-प्लान्क इन्स्टिच्युट फर न्यूक्लियर फिजिक्समा क्रायोजेनिक भण्डारण रिंग प्रयोग गरे, जुन प्रजाति-चयनात्मक आणविक आयन बीमहरूको लागि डिजाइन गरिएको थियो। यस औंठीमा, अणुहरू क्रायोजेनिक भोल्युममा रेसट्र्याक-जस्तो कक्षामा घुम्छन्। कुनै पनि अन्य पृष्ठभूमि ग्यासहरूबाट ठूलो मात्रामा खाली गरिन्छ।
"क्रायोजेनिक रिंगमा, भण्डारण गरिएका आयनहरूलाई विकिरणीय रूपमा रिंग पर्खालहरूको तापक्रममा चिसो गर्न सकिन्छ, आयनहरू सबैभन्दा कम क्वान्टम स्तरहरूमा भरिन्छ," कालोसी बताउँछन्। आणविक आयनहरूसँग सम्पर्कमा निर्देशित गर्न सकिने विशेष रूपमा डिजाइन गरिएको इलेक्ट्रोन बीमले सुसज्जित मात्र। यस रिंगमा आयनहरू धेरै मिनेटको लागि भण्डारण गरिन्छ, आणविक आयनको घूर्णन उर्जालाई सोधपुछ गर्न लेजर प्रयोग गरिन्छ।"
यसको प्रोब लेजरको लागि एक विशिष्ट अप्टिकल तरंगदैर्ध्य छनोट गरेर, टोलीले भण्डारण गरिएको आयनको सानो अंशलाई नष्ट गर्न सक्छ यदि तिनीहरूको घूर्णन ऊर्जा स्तर त्यो तरंगदैर्ध्यसँग मेल खान्छ। त्यसपछि उनीहरूले तथाकथित वर्णक्रमीय संकेतहरू प्राप्त गर्न अवरोधित अणुहरूको टुक्राहरू पत्ता लगाए।
टोलीले इलेक्ट्रोन टक्करहरूको उपस्थिति र अनुपस्थितिमा तिनीहरूको मापन सङ्कलन गर्‍यो। यसले तिनीहरूलाई प्रयोगमा सेट गरिएको कम तापक्रम अवस्थाहरूमा तेर्सो जनसंख्यामा परिवर्तनहरू पत्ता लगाउन अनुमति दियो।
"रोटेशनल स्टेट-परिवर्तित टक्करहरूको प्रक्रिया मापन गर्न, यो सुनिश्चित गर्न आवश्यक छ कि आणविक आयनमा सबैभन्दा कम घूर्णन ऊर्जा स्तर मात्र छ," कालोसीले भने। भोल्युमहरू, क्रायोजेनिक कूलिङ प्रयोग गरी कोठाको तापक्रमभन्दा कम तापक्रममा, जुन प्रायः ३०० केल्भिनको नजिक हुन्छ। यस मात्रामा, अणुहरू सर्वव्यापी अणुहरू, हाम्रो वातावरणको इन्फ्रारेड थर्मल विकिरणबाट अलग गर्न सकिन्छ।
तिनीहरूको प्रयोगहरूमा, Kálosi र उनका सहकर्मीहरूले प्रायोगिक अवस्थाहरू प्राप्त गर्न सक्षम थिए जसमा इलेक्ट्रोनको टकरावले विकिरणीय संक्रमणहरूमा हावी हुन्छ। पर्याप्त इलेक्ट्रोनहरू प्रयोग गरेर, तिनीहरूले CH+ आणविक आयनहरूसँग इलेक्ट्रोनको टक्करको मात्रात्मक मापन सङ्कलन गर्न सक्थे।
"हामीले पत्ता लगायौं कि इलेक्ट्रोन-प्रेरित रोटेशनल ट्रान्जिसन दरले अघिल्लो सैद्धान्तिक भविष्यवाणीहरूसँग मेल खान्छ," कालोसीले भने। "हाम्रो मापनले अवस्थित सैद्धान्तिक भविष्यवाणीहरूको पहिलो प्रयोगात्मक परीक्षण प्रदान गर्दछ। हामी आशा गर्छौं कि भविष्यका गणनाहरूले चिसो, पृथक क्वान्टम प्रणालीहरूमा सबैभन्दा कम ऊर्जा-स्तर जनसंख्याहरूमा इलेक्ट्रोन टक्करहरूको सम्भावित प्रभावहरूमा बढी ध्यान केन्द्रित गर्नेछ।
पहिलो पटक प्रयोगात्मक सेटिङमा सैद्धान्तिक भविष्यवाणीहरू पुष्टि गर्नुको अतिरिक्त, शोधकर्ताहरूको यो समूहको हालको कामले महत्त्वपूर्ण अनुसन्धान प्रभावहरू हुन सक्छ। उदाहरणका लागि, तिनीहरूको खोजहरूले सुझाव दिन्छ कि क्वान्टम ऊर्जा स्तरहरूमा परिवर्तनको इलेक्ट्रोन-प्रेरित दर मापन गर्न सकिन्छ। रेडियो टेलिस्कोप वा पातलो र चिसो प्लाज्मामा रासायनिक प्रतिक्रिया द्वारा पत्ता लगाएको अन्तरिक्षमा अणुहरूको कमजोर संकेतहरूको विश्लेषण गर्दा महत्त्वपूर्ण।
भविष्यमा, यस पेपरले नयाँ सैद्धान्तिक अध्ययनहरूको लागि मार्ग प्रशस्त गर्न सक्छ जसले चिसो अणुहरूमा रोटेशनल क्वान्टम ऊर्जा स्तरहरूको व्यवसायमा इलेक्ट्रोन टक्करहरूको प्रभावलाई अझ नजिकबाट विचार गर्दछ। यसले इलेक्ट्रोन टक्करहरूको सबैभन्दा बलियो प्रभाव कहाँ छ भनेर पत्ता लगाउन मद्दत गर्न सक्छ। यो क्षेत्रमा थप विस्तृत प्रयोगहरू सञ्चालन गर्न सम्भव छ।
"क्रायोजेनिक भण्डारण रिंगमा, हामी थप डायटोमिक र पोलिआटोमिक आणविक प्रजातिहरूको घूर्णन ऊर्जा स्तरहरूको जाँच गर्न थप बहुमुखी लेजर टेक्नोलोजी पेश गर्ने योजनामा ​​छौं," कालोसी थप्छन्। । यस प्रकारको प्रयोगशाला मापनहरू पूरक हुन जारी रहनेछ, विशेष गरी पर्यवेक्षणात्मक खगोल विज्ञानमा चिलीमा एटाकामा लार्ज मिलिमिटर/सबमिलिमिटर एरे जस्ता शक्तिशाली वेधशालाहरू प्रयोग गरेर। "
यदि तपाईंले हिज्जे त्रुटिहरू, अशुद्धताहरू सामना गर्नुभयो भने, वा यस पृष्ठको सामग्रीको लागि सम्पादन अनुरोध पठाउन चाहनुहुन्छ भने कृपया यो फारम प्रयोग गर्नुहोस्। सामान्य सोधपुछको लागि, कृपया हाम्रो सम्पर्क फारम प्रयोग गर्नुहोस्। सामान्य प्रतिक्रियाको लागि, कृपया तलको सार्वजनिक टिप्पणी खण्ड प्रयोग गर्नुहोस् (कृपया पालना गर्नुहोस्। दिशानिर्देशहरू)।
तपाईंको प्रतिक्रिया हाम्रो लागि महत्त्वपूर्ण छ। यद्यपि, सन्देशहरूको मात्राको कारणले, हामी व्यक्तिगत प्रतिक्रियाहरूको ग्यारेन्टी गर्दैनौं।
तपाईको इमेल ठेगाना प्रापकहरूलाई इमेल कसले पठाएको हो भनी थाहा दिनको लागि मात्र प्रयोग गरिन्छ। न त तपाईको ठेगाना न त प्रापकको ठेगाना कुनै अन्य उद्देश्यको लागि प्रयोग गरिने छ। तपाईले प्रविष्ट गर्नुभएको जानकारी तपाईको इमेलमा देखा पर्नेछ र Phys.org द्वारा कुनै पनि अवस्थामा राखिने छैन। फारम।
साप्ताहिक र/वा दैनिक अद्यावधिकहरू तपाईंको इनबक्समा डेलिभर गर्नुहोस्। तपाईंले कुनै पनि समयमा सदस्यता रद्द गर्न सक्नुहुन्छ र हामी तपाईंको विवरणहरू तेस्रो पक्षहरूसँग कहिल्यै साझा गर्ने छैनौं।
यो वेबसाइटले नेभिगेसनमा सहयोग गर्न, हाम्रो सेवाहरूको तपाईंको प्रयोगको विश्लेषण गर्न, विज्ञापन निजीकरणको लागि डेटा सङ्कलन गर्न, र तेस्रो पक्षहरूबाट सामग्री प्रदान गर्न कुकीहरू प्रयोग गर्दछ। हाम्रो वेबसाइट प्रयोग गरेर, तपाईंले हाम्रो गोपनीयता नीति र प्रयोगका सर्तहरू पढ्नुभएको र बुझ्नुभएको कुरा स्वीकार गर्नुहुन्छ।