جزيئات على دائري

الباحثون بناء أول السنكروترون الجزيئي

بالمقارنة مع السنكروترونات الضخمة في CERN بالقرب من جنيف أو BESSY في برلين ، والتي تخزن جزيئات عالية الطاقة في حلقات يبلغ طولها 27 كيلومتراً أو 240 مترًا ، فإن السنكروترون الجزيئي الجديد له أبعاد متواضعة - يبلغ قطر حلقة التخزين 80 سم. يتكون السنكروترون الجزيئي من حلقتين نصفين. الحقول الكهربائية عند التقاطعات من نصف حلقة إلى أخرى تركز الجزيئات عن طريق تسريع الجزيئات البطيئة وتباطؤ الجزيئات السريعة. يوجد أيضًا عداد متصل بأحد العمودين. الليزر المؤين يقصف الجزيئات في هذه المرحلة. تخرج الجزيئات المؤينة من الحلقة ثم تصطدم بجهاز الكشف الأيوني - يستمد العلماء منه ، وكم هي الكثافة الجزيئية في كل منطقة من حلقة التخزين. © معهد فريتز هابر لجمعية ماكس بلانك
قراءة بصوت عال

قدم السنكروترون الجديد للجزيئات بواسطة علماء من جمعية ماكس بلانك. في ذلك ، تسارعوا ، تباطأوا وحزموا حزمة من جزيئات الأمونيا المضغوطة المعالجة بشكل خاص ، في مسار دائري. تماما مثل السنكروترونات في فيزياء الطاقة العالية ، هذا السنكروترون هو حلقة تخزين - ولكن بدلاً من الأيونات عالية الطاقة أو الإلكترونات ، فإنه يخزن الجزيئات.

إن طاقة الجزيئات أقل بكثير من خلال عدد قليل من فولت الإلكترون مقارنة بجزيئات الطاقة العالية التي تعد طاقتها من عدة فولت من جيجا إلكترون. لهذا السبب فإن سنكروترون الجزيء له أبعاد أصغر بكثير: محيطه 80 سم فقط ، وفقًا للباحثين من معهد فريتز هابر في برلين في العدد الحالي من مجلة Nature Physics online.

عندما يتم تبريد الذرات والجزيئات إلى درجات حرارة قريبة من الصفر المطلق ، فإنها تتحرك أبطأ من أي وقت مضى. يلتقط العلماء هذه الجزيئات الباردة في مصيدة الجزيء فيما يتعلق بالبيئة - يمكن أن يتكون هذا المصيدة من حقول مغناطيسية وبصرية وكهربائية. وهكذا ، فإن حلقة التخزين الكهروستاتيكي هي السنكروترون ، وهو فخ الجزيئي. ومع ذلك ، فهو لا يصطاد جزيئات بأقل قدر ممكن من الطاقة في مكان واحد في الفضاء ، ولكنه يحتفظ بها في مسار دائري. تتحرك الجزيئات بمعدل منخفض ولكن لا تطير خارج الحلبة.

لا يمكن لترابط جزيء برلين الجديد تخزين الجزيئات فحسب ، بل يمكن أيضًا تجميعها. وهي تتألف من حلقتين نصفين مفصولين بفارق مليمترين. في كل مرة تمر فيها الجزيئات الفجوة ، تغير الحقول الكهربائية سرعة الجزيئات: فهي تسرع الجزيئات الأبطأ ، الجزيئات الأسرع تبطئها. بعد 40 لفة ، وحوالي 30 مترًا من الطيران الحر ، يتم توزيع سحابة جزيئات الأمونيا المهدورة في حلقة التخزين على مدى يبلغ طوله ثلاثة ملليمترات فقط - وفي النهاية ، تتكون هذه السحابة من حوالي مليون جزيء.

يجب أن تصطدم حزم الجزيئات

قامت المجموعة البحثية التابعة لمعهد FOM لفيزياء البلازما في نيوفيجين بهولندا ببناء نموذج أولي من السنكروترون الجزيئي الذي تم تقديمه الآن. تمتلك حلقة التخزين هذه بالفعل جميع الخصائص الضرورية لتقييد حركة الجزيئات في جميع الاتجاهات باستثناء المسار الدائري ؛ حتى يتمكنوا من ملء الحلبة بأكملها. شيء واحد لم يستطع النموذج الأولي القيام به - تجميع الجزيئات أثناء مرورها بالحلبة. وقد فعل الباحثون الآن ذلك باستخدام النموذج الجديد لجزيء السنكروترون. عرض

من الممكن أيضًا حقن رزم جزيئية إضافية في الحلقة دون التأثير سلبًا على الرزم المخزنة بالفعل. قام علماء برلين بالفعل بتخزين عبوتين من الجزيئات في السنكروترون بهذه الطريقة. هذا يفتح إمكانيات جديدة لاستكشاف فيزياء الجزيئات. إذا قام أحدهم بتخزين عدد كبير من السحب الجزيئية على مدار فترة زمنية طويلة في السنكروترون ، فإن احتمال تصادم الحزم الجزيئية يزداد. هذا هو بالضبط ما العلماء حتى الآن. إذا نجحوا في تجربة الاصطدام منخفضة الطاقة ، فهذا نظير جزيئي فيزيائي للتجارب عالية الطاقة في الفيزياء النووية.

(idw - MPG ، 23.01.2007 - DLO)