"Synchronspringen" في فلاش ليزر

تتحدث الإلكترونات عندما يتم إخراجها من الذرة في نفس الوقت

قراءة بصوت عال

عندما ينطلق إلكترونان من الذرة في وقت واحد بواسطة ومضات ضوئية مكثفة ، يبدو كما لو أنهما قد انهارا. لأنهم يتنافسون مع نفس القدر من الزخم وفي اتجاهين متعاكسين تمامًا ، بينما تظل النواة الذرية في حالة راحة. وقد لاحظ العلماء الألمان هذا في ذرة نيون وقدموا تقريرًا هنا في "خطابات المراجعة الفيزيائية". يمكن أن تساعد النتائج الجديدة في توضيح الأسئلة الأساسية المتعلقة بتفاعل النواة الذرية والضوء والإلكترونات.

{} 1L

سمع العلماء من معهد ماكس بلانك للفيزياء النووية الإلكترونات عند "اتفاقهم" من خلال قياس ارتداد النواة الذرية بعد التأين المزدوج لذرة نيون. حركة الهبوط ، لذلك ، التي تنفجر فيها النواة الذرية إلى الإلكترون والأيونات عندما تنفجر. قام علماء ماكس بلانك ، بدعم من علماء الفيزياء من جامعة فرانكفورت وديزي هامبورغ ، بالتحقيق في الحالات التي يترك فيها الإلكترونان ذرة غاز نبيلة واحدة تلو الأخرى ، ولكن في وقت واحد. اكتشفوا أن النواة الذرية تظل هادئة تمامًا تقريبًا.

الوقت مهم

يوضح جواكيم أولريتش: "يمكن مقارنة ذلك بقارب ينطلق منه اثنان من السباحين في الماء". يبقى القارب في منتصف الطريق فقط في حالة راحة عند السباحين مع زخم مماثل في اتجاهين معاكسين يسقطون في الماء. يقول أولريتش: "بالطريقة نفسها ، تعني نتائج القياس أن الإلكترونين يتركان الذرة دائمًا بنفس السرعة تقريبًا في الاتجاه القطري". لذلك يجب أن تتفق الإلكترونات مع بعضها البعض ، حتى تنجح في القفز في اتجاهين متعاكسين. حتى الآن ، جرب الفيزيائيون نماذج مختلفة عن كيفية استمرار هذا النوع من التأين المزدوج - لكنهم لم يتمكنوا من التحقيق في هذه العملية.

فقط التجربة المجانية ليزر الإلكترون (فلاش الإلكترون الحر في هامبورغ) جعلت التجربة ممكنة. نقطة الالتصاق هي كثافة الفوتون المرتفعة بشكل خاص في نطاق الأشعة السينية اللينة ، والتي توفرها FLASH فقط: لكي يتمكن إلكترونان من امتصاص فوتون واحد في وقت واحد ، يجب أن تصل الفوتونات الكافية للذرة أولاً. يستخدم علماء هايدلبرغ مجهر تفاعل لقياس ارتداد النواة الذرية التي يمكنهم من خلالها اكتشاف جميع الشظايا بدقة بعد تفكك ذرة أو جزيء. وقال روبرت موشامر من معهد ماكس بلانك للفيزياء النووية "اكتشفنا الآن أن الإلكترونين يمتصان فوتونًا واحدًا في وقت واحد ويتفاعلان أثناء التأين". "وبالتالي لا يتم إزالة الإلكترونين بشكل مستقل عن بعضها البعض من النواة ، وديناميكياتهم مرتبطة إلى حد ما." العرض

ليزر إلكترون مجاني

يشعّ FLASH بكثافة شديدة ، كما لو أن كل أشعة الشمس الساقطة على الأرض كانت مركّزة على وميض فاتح مربع - يلمع الضوء اللامع ، والذي يذوب كل المواد فوراً ويمزق الذرات أو الجزيئات. لذلك تتوقع العديد من التخصصات أن تسفر القياسات باستخدام FLASH عن رؤى جديدة تمامًا: يمكن لكثافة الفوتون العالية المقترنة بطول نبضي قصير فريد من بضعة مليارات من الثانية أن تُمكّن ، من بين أشياء أخرى ، من فحص الجزيئات الحيوية الكبيرة بنبض واحد.

في العديد من اللقطات المتتالية ، سيكون من الممكن بعد ذلك متابعة كيفية تكوين الروابط الكيميائية أو كيفية تحرك الإلكترونات في أشباه الموصلات. ومع ذلك ، فإن كل هذه التحقيقات تتطلب فهماً مفصلاً لما يحدث في نبضات ضوء فلاش عند المستوى الذري. اقترب العلماء من معهد ماكس بلانك للفيزياء النووية من تجربة واحدة.

(معهد ماكس بلانك للفيزياء النووية ، 25.05.2007 - AHE)