Die navorsers by Max Planck Instituut vir Kernfisika het suksesvol gemeet oneindig klein verandering in die massa van individuele atome wat kwantumspronge van elektrone binne volg deur die ultra-akkurate Pentatrap atoombalans by die Instituut in Heidelberg te gebruik.
In klassieke meganika is die 'massa' is 'n belangrike fisiese eienskap van enige voorwerp wat nie verander nie – die gewig verander na gelang van 'versnelling as gevolg van swaartekrag' maar die massa bly konstant. Hierdie begrip van konstantheid van massa is 'n basiese uitgangspunt in die Newtoniaanse meganika, maar nie so in die kwantumwêreld nie.
Die Einstein se relatiwiteitsteorie het die idee van massa-energie-ekwivalensie gegee wat basies geïmpliseer het dat die massa van 'n voorwerp nie altyd konstant hoef te bly nie; dit kan omgeskakel word na ('n ekwivalente hoeveelheid) energie en omgekeerd. Hierdie onderlinge verband of uitruilbaarheid van massa en energie in mekaar is een van sentrale denke in die wetenskap en word gegee deur die bekende vergelyking E=mc2 as 'n afgeleide van Einstein se spesiale relatiwiteitsteorie waar E energie is, m massa is en c die spoed van lig in vakuum is.
Hierdie vergelyking E=mc2 is oral oral in die spel, maar word beduidend waargeneem, byvoorbeeld in atoom reaktore waar gedeeltelike verlies van massa tydens kernsplyting en kernfusie-reaksies aanleiding gee tot groot hoeveelheid energie.
In die sub-atomiese wêreld, wanneer 'n elektron 'na' of 'van' een spring orbitaal na 'n ander word 'n hoeveelheid energie gelykstaande aan 'energievlakgaping' tussen die twee kwantumvlakke geabsorbeer of vrygestel. Daarom, in lyn met die formule van massa-energie-ekwivalensie, is die massa van 'n atoom moet toeneem wanneer dit energie absorbeer en omgekeerd, moet afneem wanneer dit energie vrystel. Maar die verandering in die massa van 'n atoom na kwantumoorgange van elektrone binne die atoom, sou uiters klein wees om te meet; iets wat tot dusver nie moontlik was nie. Maar nie meer nie!
Die navorsers by Max Planck Instituut vir Kernfisika het hierdie oneindig klein verandering in die massa van individuele atome vir die eerste keer suksesvol gemeet, moontlik die hoogste punt in presisiefisika.
Om dit te bereik, het die navorsers by Max Planck Instituut die ultra-akkurate Pentatrap atoombalans by die Instituut in Heidelberg gebruik. PENTATRAP staan vir 'hoë-presisie Penning trap massaspektrometer', 'n balans wat oneindig klein veranderinge in die massa van 'n atoom kan meet na aanleiding van kwantumspronge van elektrone binne.
PENTATRAP bespeur dus metstabiele elektroniese toestande binne atome.
Die verslag beskryf waarneming van 'n metstabiele elektroniese toestand deur die massaverskil tussen die grond- en opgewekte toestande in Renium te meet.
***
Verwysings:
1. Max-Planck-Gesellschaft 2020. Nuuskamer – Pentatrap meet verskille in massa tussen kwantumtoestande. Geplaas 07 Mei 07. Aanlyn beskikbaar by https://www.mpg.de/14793234/pentatrap-quantum-state-mass?c=2249 Toegang op 07 Mei 2020.
2. Schüssler, RX, Bekker, H., Braß, M. et al. Opsporing van metstabiele elektroniese toestande deur Penning-val-massaspektrometrie. Nature 581, 42–46 (2020). https://doi.org/10.1038/s41586-020-2221-0
3. JabberWok by Engelse Q52, 2007. Bohr-atoommodel. [prent aanlyn] Beskikbaar by https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Bohr_atom_model.svg Toegang tot 08 Mei 2020.
***
