Истраживачи са Института Макс Планк за нуклеарну физику успешно су измерили бесконачно мале промене у маса појединачних атома након квантних скокова електрона унутар помоћу ултра-прецизне Пентатрап атомске равнотеже на Институту у Хајделбергу.
У класичној механици, 'маса' је важно физичко својство сваког објекта које се не мења - тежина се мења у зависности од 'убрзања услед гравитације', али маса остаје константан. Овај појам константности масе је основна премиса у Њутновој механици, међутим, није тако у квантном свету.
Ајнштајнова теорија релативности дала је појам еквиваленције масе и енергије који је у основи подразумевао да маса објекта не мора увек да остане константна; може се претворити у (еквивалентну количину) енергије и обрнуто. Овај међуоднос или заменљивост масе и енергија једно у друго је једно од централних мисли у науци и дато је познатом једначином Е=мц2 као дериват Ајнштајнове специјалне теорије релативности где је Е енергија, м маса и ц брзина светлости у вакууму.
Ова једначина Е=мц2 је у игри универзално свуда, али се значајно примећује, на пример, у атомски реактори где делимични губитак масе током нуклеарне фисије и нуклеарне фузије доводи до огромне количине енергије.
У субатомском свету, када електрон скочи 'на' или 'са' једног орбитална другом, количина енергије која је еквивалентна 'размику нивоа енергије' између два квантна нивоа се апсорбује или ослобађа. Према томе, у складу са формулом еквиваленције масе и енергије, маса ан атом требало би да се повећа када апсорбује енергију и обрнуто, требало би да се смањи када ослободи енергију. Али промена масе атома након квантних прелаза електрона унутар атома била би изузетно мала за мерење; нешто што до сада није било могуће. Али не више!
Истраживачи са Института Макс Планк за нуклеарну физику су по први пут успешно измерили ову бесконачно малу промену у маси појединачних атома, вероватно највишу тачку у прецизној физици.
Да би то постигли, истраживачи са Института Макс Планк користили су ултра-прецизну атомску равнотежу Пентатрап на Институту у Хајделбергу. ПЕНТАТРАП означава 'масени спектрометар Пенингове замке високе прецизности', вагу која може да мери бесконачно мале промене у маси атома након квантних скокова електрона у њему.
ПЕНТАТРАП тако детектује метастабилна електронска стања унутар атома.
Извештај описује посматрање метастабилног електронског стања мерењем разлике масе између основног и побуђеног стања у Ренијуму.
***
Референце:
1. Мак-Планцк-Геселлсцхафт 2020. Редакција – Пентатрап мери разлике у маси између квантних стања. Објављено 07. маја 07. Доступно на адреси https://www.mpg.de/14793234/pentatrap-quantum-state-mass?c=2249 Приступљено 07. маја 2020.
2. Сцхусслер, РКС, Беккер, Х., Браß, М. ет ал. Детекција метастабилних електронских стања помоћу масене спектрометрије Пенингове замке. Природа 581, 42–46 (2020). https://doi.org/10.1038/s41586-020-2221-0
3. ЈабберВок на енглеском К52, 2007. Боров атомски модел. [слика на мрежи] Доступно на https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Bohr_atom_model.svg Приступ КСНУМКС-у Маи КСНУМКС.
***
