Истражувачите од Институтот за нуклеарна физика Макс Планк успешно измериле бескрајно мала промена во маса на поединечни атоми следејќи ги квантните скокови на електроните внатре со користење на ултра прецизната атомска рамнотежа Pentatrap во Институтот во Хајделберг.
Во класичната механика, 'масае важно физичко својство на кој било објект што не се менува - тежината се менува во зависност од „забрзувањето поради гравитацијата“, но маса останува константна. Овој поим за постојаност на масата е основна премиса во Њутновата механика, но не е така во квантниот свет.
Ајнштајновата теорија на релативноста го даде поимот за еквивалентност на маса-енергија што во основа имплицираше дека масата на објектот не мора секогаш да остане константна; може да се претвори во (еквивалентно количество) енергија и обратно. Овој меѓусебен однос или заменливост на масата и енергија еден во друг е централно размислување во науката и е дадено со познатата равенка E=mc2 како дериват на Ајнштајновата специјална теорија на релативност каде E е енергија, m е маса и c е брзината на светлината во вакуум.
Оваа равенка E=mc2 е во игра универзално насекаде, но е забележано значително, на пример, во атомски реактори каде делумно губење на масата за време на реакциите на нуклеарна фисија и нуклеарна фузија доведува до огромна количина на енергија.
Во податомскиот свет, кога електрон скока „на“ или „од“ едно орбиталата на друг, количина на енергија еквивалентна на „јазот на нивото на енергија“ помеѓу двете квантни нивоа се апсорбира или ослободува. Затоа, во согласност со формулата за еквивалентност маса-енергија, масата на an атом треба да се зголеми кога апсорбира енергија и обратно, треба да се намали кога ослободува енергија. Но, промената во масата на атомот по квантните транзиции на електроните во атомот, би била исклучително мала за мерење; нешто што досега не беше возможно. Но повеќе не!
Истражувачите од Институтот за нуклеарна физика Макс Планк за прв пат успешно ја измериле оваа бескрајно мала промена во масата на поединечни атоми, веројатно највисоката точка во прецизната физика.
За да го постигнат ова, истражувачите од Институтот Макс Планк користеа ултра прецизна атомска рамнотежа Pentatrap во Институтот во Хајделберг. ПЕНТАТРАП се залага за „високопрецизен масен спектрометар на пенинг-замка“, рамнотежа која може да мери бескрајно мали промени во масата на атомот по квантните скокови на електроните внатре.
На тој начин, PENTATRAP открива метастабилни електронски состојби во атомите.
Извештајот го опишува набљудувањето на метастабилна електронска состојба со мерење на масената разлика помеѓу земјата и возбудените состојби во Рениум.
***
Референци:
1. Max-Planck-Gesellschaft 2020. Newsroom – Pentatrap ги мери разликите во масата помеѓу квантните состојби. Објавено на 07 мај 07, 2020 година. Достапно онлајн на https://www.mpg.de/14793234/pentatrap-quantum-state-mass?c=2249 Пристапено на 07 мај 2020 година.
2. Schüssler, RX, Bekker, H., Braß, M. et al. Откривање на метастабилни електронски состојби со масена спектрометрија на замката на Пенинг. Nature 581, 42–46 (2020). https://doi.org/10.1038/s41586-020-2221-0
3. JabberWok на англиски Q52, 2007. Бор атомски модел. [слика онлајн] Достапно на https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Bohr_atom_model.svg Достапен 08 Мај 2020.
***
