Sinusubaybayan ang Kilusang Ultra-Mabilis na Kilusang Elektronong Intra-Atom Gamit ang Sinchrotron Radiation

Konsepto ng paggalaw ng atmospera ng mga artista.

Ang mga siyentipiko sa Japan ay nagmamasid at nakagambala sa sobrang bilis ng paggalaw ng electron sa loob ng Xenon. atomo Paggamit ng pare-pareho na mga pares ng maiikling ilaw na alon sa synchrotron radiation. Na binubuo ng isang core na napapaligiran ng limang magkakaugnay na mga shell na naglalaman ng isang kabuuang 54 electron, ang xenon ay ginagamit sa mga flash lamp at mabilis at mabilis na nasusunog. Ang mga luminecent electron ay lumilipat doon sa isang sukat ng oras na isang bilyon ng isang segundo. Gayunpaman, ang mabilis na paggalaw ng electron ay anim na beses na mas mabagal kaysa sa naobserbahan ng mga siyentista. Gamit ang pasilidad ng synchrotron sa Institute of Molecular Science, nasubaybayan nila ang paggalaw ng mga electron habang nagpapahinga upang paalisin ang enerhiya sa pamamagitan ng pagbagsak mula sa isang panlabas na shell patungo sa isang panloob na shell. Ang proseso ay nagaganap sa antas ng femtosecond, o isang bilyon ng isang segundo. Ang isang femtosecond ay halos 32 milyong taon bawat segundo. Ayon sa mga mananaliksik, ang kakayahang subaybayan at kontrolin ang gayong mga napakabilis na proseso ay maaaring magbukas ng pintuan sa isang bagong henerasyon ng mga eksperimento at aplikasyon.

Mga resulta ngayon (17 Marso 2021) Mga Sulat sa Physical Review.

Diagram ng Skematikong Pagbuo ng Synchrotron Radiation na may mga Undulator

Larawan 1. (a) Scagram diagram ng synchrotron radiation na pagbuo ng mga alon. Ang mga lapad ng oras ng mga pulso ng radiation ay natutukoy ng spatial na paglawak ng mga electron beams. (b) Kasama sa radiation ng pulso ang maraming maiikling alon (mga packet ng alon) na ibinubuga ng mga indibidwal na elektron. Sa gawaing ito, ang dalawang mga iba’t iba ay nakaayos sa serye upang lumikha ng mga pares ng packet ng alon. Ang bawat packet ng alon ay nag-oscillate lamang ng 10 beses sa 2 femtoseconds. Ang mga agwat ng oras ng mga pares ng packet ng alon ay nababagay sa pamamagitan ng pag-detox ng mga electron beam na may magnet sa pagitan ng dalawang ibig sabihin ng pag-alon. Kredito: NINS / IMS

“Ang pagkontrol at pag-aaral ng elektronikong paggalaw ng mga atomo at mga molekula sa attosecond natural time scale, na kung saan ay ikasanlibo ng isang femtosecond, ay isa sa mga hangganan ng atomic physics at attosecond physics,” sabi ng mananaliksik, sanaysay na si Tatsuo Kaneyasu. SAGA Light Source, Kyushu Synchrotron Light Research Center sa Japan. “Sa gawaing ito, ipinakita namin na ang mga ultra-maikling proseso sa mga atomo at molekula ay maaaring masubaybayan gamit ang ultra-maikling pag-aari ng radiation wave packet.”

Ang mga kamakailang pagsulong sa teknolohiya ng laser ay nagbibigay-daan sa amin upang makabuo ng napakabilis o ultra-maikling, dobleng pulso ng ilaw na maaaring makipag-ugnay sa mga proseso ng subatomic. Ang pagkagambala na ito ay maaaring makontrol sa pamamagitan ng makinis na pagsasaayos ng oras sa pagitan ng bawat pulso. Ang salpok ay nakaka-excite ng mga electron na ang galaw ay tinatawag na electron wave packet. Nakamit ni Kaneyasu at ng kanyang koponan ang teknolohiyang ito gamit ang synchrotron radiation, na may malaking kalamangan sa pagbuo ng mga photon na mas mataas ang enerhiya mula sa mga laser.

“Ang pamamaraang ito, na tinawag na ‘wave packet interferometry’, ay isang mahalagang kagamitan ngayon para sa pag-aaral at pagmamanipula ng dami ng dinamika ng bagay,” sabi ni Kaneyasu. “Sa gawaing ito, ang electron wave packet ay ginawa ng superimposing ilang mga elektronikong estado sa isang xenon atom.”

Mga Pansamantalang Profile

Larawan 2. Ipinapakita ng Nangungunang Panel ang intensity ng fluorescence mula sa panloob na shell na nasasabik na mga estado ng mga aten ng xenon na sinusukat sa iba’t ibang mga agwat ng oras ng mga pares ng packet ng alon. Ang mga Sub Panels ay nagpapakita ng mga pinalaki na panonood sa mga posisyon a at b sa Nangungunang Panel. Ang mga pagbabagu-bago na may panahon na 63 attoseconds ay sinusunod dahil sa epekto ng pagkagambala sa pagitan ng mga estado ng kabuuan na sapilitan ng mga pares ng packet ng alon. Habang tumataas ang agwat ng oras sa pagitan ng dalawang mga packet ng alon sa isang pares, bumababa ang amplitude ng ripple dahil sa elektronikong pagpapahinga ng mga panloob na shell na nasasabik na mga estado. Kredito: NINS / IMS

Dalawang magkakapatong na mga pakete ng mga electron gelombang ay gumagawa ng mga epekto ng dami, tulad ng dalawang magkasanib na mga ray ay maaaring makagawa ng isang mas matinding ilaw kaysa sa indibidwal na paglabas.

“Ang pangwakas na layunin ay upang makontrol at maimbestigahan ang ultra-mabilis na paggalaw ng elektronikong iba’t ibang mga elemento hindi lamang sa mga atom phase at molekula ng gas phase, kundi pati na rin sa kondensadong bagay,” sinabi ni Kaneyasu. “Ang bagong kakayahan ng synchrotron radiation na ito ay hindi lamang nakakatulong sa mga siyentipiko na pag-aralan ang mga napakabilis na phenomena sa mga proseso ng atomic at molekular, ngunit maaari ring buksan ang mga bagong aplikasyon sa pagbuo ng mga kagamitan sa pagganap at mga elektronikong aparato sa hinaharap.

Sanggunian: Marso 17, 2021, Mga Sulat sa Physical Review.

Mga kapwa may-akda na si Y. Hikosaka mula sa Liberal Arts and Science Institute sa Toyama University; at M. Fujimoto, H. Iwayama, at M. Katoh, Institute of Molecular Science. Si Fujimoto at Iwayama ay kaanib din sa Grgraduate University of Advanced Studies. Si Katoh ay kaanib din sa Hiroshima University, Hiroshima Synchrotron Radiation Center.

Ang Frontier Photonics Science Project ng National Institutes of Natural Science at Japan Science Support Association ang nagpopondo sa gawaing ito.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Ang lumalaking problema ng “malalim na heograpiya”

Ang maaaring mukhang isang imahe ng Tacoma ay talagang isang simulate na nilikha sa pamamagitan ng paglilipat ng mga biswal na imahe ng Beijing...

Bagong Milky Way Exterior Destroyers Bagong Sky Map ay Inilabas – Madilim na Mahalagang Mga Konsepto ay Maaaring Magbigay ng Bagong Eksperimento

Ang mga astronomo ay naglabas ng isang bagong celestial map ng Milky Way galaxy na pinakamalapit sa aming kalawakan. Kredito: NASA / JPL-Caltech...

Susunod na Generation Stable Pop-Up na Istraktura na inspirasyon ni Origami

Ni Harvard John A. Paulson School of Engineering at Applied Science Abril 22, 2021 Ang hindi masusunog na kanlungan na ito ay hindi natatakpan ng makapal...

Pinalitan ng DNA ang Y Chromosome na Nag-aambag ng Maikling Buhay na Buhay sa Mga Lipad ng Lalaki

Pagpapayaman ng Heterochromatin sa lahat ng mga chromosome. Immunofluorescence stain ng H3K9me3 sa male mitotic chromosome. Bar scale ay 50μm. Kredito:...

Pinapayagan ng mga polimer na kumakain ng polimer ang “biodegradable” na mga plastik na tunay na masusunog

Ang ginagamot na plastik (kaliwa) ay naghiwalay pagkatapos ng tatlong araw lamang sa karaniwang pag-aabono (kanan) at ganap na makalipas ang dalawang linggo. ...

Newsletter

Subscribe to stay updated.