The researchers at Max Planck Institute for Nuclear Physics have successfully measured infinitesimally small change in the توده of individual atoms following quantum jumps of electrons within by using the ultra-precise Pentatrap atomic balance at the Institute in Heidelberg.
In classical mechanics, the ‘توده’ is an important physical property of any object which does not change – the weight changes depending upon ‘acceleration due to gravity’ but the توده remains constant. This notion of constancy of mass is a basic premise in the Newtonian mechanics, however, not so in the quantum world.
The Einstein’s theory of relativity gave the notion of mass-energy equivalence which basically implied that the mass of an object need not remain constant always; it can be converted to (an equivalent amount of) energy and vice versa. This inter-relationship or interchangeability of mass and انرژی into each other is one of central thinking in science and is given by the famous equation E=mc2 به عنوان مشتقی از نظریه نسبیت خاص اینشتین که در آن E انرژی، m جرم و c سرعت نور در خلاء است.
این معادله E=mc2 به طور جهانی در همه جا در حال بازی است اما به طور قابل توجهی مشاهده می شود، به عنوان مثال، در اتمی رآکتورهایی که در آن از دست دادن جزئی جرم در طی واکنش های شکافت هسته ای و همجوشی هسته ای باعث ایجاد مقدار زیادی انرژی می شود.
In the sub-atomic world, when an electron jumps ‘to’ or ‘from’ one مدار to another, an amount of energy equivalent to ‘energy level gap’ between the two quantum levels is absorbed or released. Therefore, in line with the formula of mass-energy equivalence, the mass of an اتم زمانی که انرژی جذب می کند باید افزایش یابد و بالعکس زمانی که انرژی آزاد می کند باید کاهش یابد. اما تغییر در جرم یک اتم به دنبال انتقال کوانتومی الکترون‌ها در اتم، برای اندازه‌گیری بسیار کوچک است. چیزی که تاکنون امکان پذیر نبوده است. اما دیگر نه!
محققان موسسه فیزیک هسته‌ای ماکس پلانک این تغییر بی‌نهایت کوچک در جرم اتم‌های منفرد را برای اولین بار با موفقیت اندازه‌گیری کردند، که احتمالاً بالاترین نقطه در فیزیک دقیق است.
برای دستیابی به این هدف، محققان مؤسسه ماکس پلانک از ترازوی اتمی بسیار دقیق Pentatrap در مؤسسه هایدلبرگ استفاده کردند. پنتاتراپ مخفف «طیف‌سنج جرمی دام پنینگ با دقت بالا» است، تعادلی که می‌تواند تغییرات بی‌نهایت کوچک در جرم یک اتم را به دنبال پرش‌های کوانتومی الکترون‌ها در داخل اندازه‌گیری کند.
بنابراین PENTATRAP حالت های الکترونیکی متقابل را در اتم ها تشخیص می دهد.
این گزارش مشاهدات یک حالت الکترونیکی ناپایدار را با اندازه‌گیری اختلاف جرم بین حالت‌های زمین و حالت برانگیخته در رنیم توصیف می‌کند.
***
منابع:
1. Max-Planck-Gesellschaft 2020. اتاق خبر - Pentatrap تفاوت جرم بین حالت های کوانتومی را اندازه گیری می کند. ارسال شده در 07 مه 07، 2020. در دسترس آنلاین در https://www.mpg.de/14793234/pentatrap-quantum-state-mass?c=2249 مشاهده شده در 07 مه 2020.
2. Schüssler, RX, Bekker, H., Braß, M. et al. تشخیص حالت های الکترونیکی ناپایدار با استفاده از طیف سنجی جرمی تله پنینگ Nature 581, 42-46 (2020). https://doi.org/10.1038/s41586-020-2221-0
3. JabberWok در Q52 انگلیسی، 2007. مدل اتم بور. [تصویر آنلاین] موجود در https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Bohr_atom_model.svg به 08 مه 2020 دسترسی پیدا کرد.
***
