मॅक्स प्लँक इन्स्टिट्यूट फॉर न्यूक्लियर फिजिक्सच्या संशोधकांनी यशस्वीरित्या वस्तुमान हेडलबर्ग येथील इन्स्टिट्यूटमधील अल्ट्रा-स्पीसिस पेंटट्रॅप अणु समतोल वापरून इलेक्ट्रॉनच्या क्वांटम जंपनंतर वैयक्तिक अणूंचा.
शास्त्रीय यांत्रिकीमध्ये, 'वस्तुमान' ही कोणत्याही वस्तूची महत्त्वाची भौतिक मालमत्ता आहे जी बदलत नाही - 'गुरुत्वाकर्षणामुळे होणारे प्रवेग' यावर अवलंबून वजन बदलते परंतु वस्तुमान स्थिर राहते. वस्तुमानाच्या स्थिरतेची ही कल्पना न्यूटोनियन यांत्रिकीमध्ये मूलभूत आधार आहे, तथापि, क्वांटम जगात तसे नाही.
आइन्स्टाईनच्या सापेक्षतेच्या सिद्धांताने वस्तुमान-ऊर्जा समतुल्यतेची कल्पना दिली ज्याने मूलतः असे सूचित केले की वस्तुचे वस्तुमान नेहमीच स्थिर राहणे आवश्यक नाही; ते (समतुल्य प्रमाणात) उर्जेमध्ये रूपांतरित केले जाऊ शकते आणि उलट. हे आंतर-संबंध किंवा वस्तुमान आणि अदलाबदली ऊर्जा एकमेकांमध्ये विज्ञानातील एक मध्यवर्ती विचार आहे आणि प्रसिद्ध समीकरण E=mc द्वारे दिले आहे2 आइन्स्टाईनच्या विशेष सापेक्षता सिद्धांताचे व्युत्पन्न म्हणून जेथे E ऊर्जा आहे, m वस्तुमान आहे आणि c हा निर्वातातील प्रकाशाचा वेग आहे.
हे समीकरण E=mc2 हे सर्वत्र सर्वत्र खेळात आहे परंतु लक्षणीयरीत्या पाळले जाते, उदाहरणार्थ, मध्ये अणू अणुभट्ट्या जेथे विभक्त विखंडन आणि विभक्त संलयन अभिक्रियांदरम्यान वस्तुमानाचे आंशिक नुकसान होते ते मोठ्या प्रमाणात उर्जेला जन्म देतात.
उप-अणुविश्वात, जेव्हा एखादा इलेक्ट्रॉन एकावर 'किंवा 'वरून' उडी मारतो परिभ्रमण दुसऱ्याकडे, दोन क्वांटम स्तरांमधील 'ऊर्जा पातळीच्या अंतरा'च्या समतुल्य ऊर्जा शोषली जाते किंवा सोडली जाते. म्हणून, वस्तुमान-ऊर्जा समतुल्यतेच्या सूत्रानुसार, a चे वस्तुमान अणू जेव्हा ते ऊर्जा शोषून घेते तेव्हा वाढले पाहिजे आणि उलट, जेव्हा ते ऊर्जा सोडते तेव्हा घटले पाहिजे. परंतु अणूमधील इलेक्ट्रॉनच्या क्वांटम संक्रमणानंतर अणूच्या वस्तुमानात होणारा बदल मोजण्यासाठी अत्यंत लहान असेल; जे आतापर्यंत शक्य झाले नाही. परंतु या पुढे नाही!
मॅक्स प्लँक इन्स्टिट्यूट फॉर न्यूक्लियर फिजिक्सच्या संशोधकांनी प्रथमच वैयक्तिक अणूंच्या वस्तुमानातील हा अनंत लहान बदल यशस्वीरित्या मोजला आहे, कदाचित अचूक भौतिकशास्त्रातील सर्वोच्च बिंदू आहे.
हे साध्य करण्यासाठी, मॅक्स प्लँक इन्स्टिट्यूटच्या संशोधकांनी हायडेलबर्ग येथील संस्थेत अल्ट्रा-स्पीसिस पेंटट्रॅप अणु संतुलन वापरले. पेंटाट्रॅप म्हणजे 'हाय-प्रिसिजन पेनिंग ट्रॅप मास स्पेक्ट्रोमीटर', एक संतुलन जे इलेक्ट्रॉनच्या क्वांटम जंपांनंतर अणूच्या वस्तुमानात असीम लहान बदल मोजू शकते.
PENTATRAP अशा प्रकारे अणूंमधील मेटास्टेबल इलेक्ट्रॉनिक अवस्था शोधते.
अहवालात रेनिअममधील जमीन आणि उत्तेजित अवस्था यांच्यातील वस्तुमान फरक मोजून मेटास्टेबल इलेक्ट्रॉनिक अवस्थेच्या निरीक्षणाचे वर्णन केले आहे.
***
संदर्भ:
1. Max-Planck-Gesellschaft 2020. न्यूजरूम – पेंटाट्रॅप क्वांटम अवस्थांमधील वस्तुमानातील फरक मोजते. 07 मे 07, 2020 रोजी पोस्ट केले. येथे ऑनलाइन उपलब्ध https://www.mpg.de/14793234/pentatrap-quantum-state-mass?c=2249 07 मे 2020 रोजी प्रवेश केला.
2. Schüssler, RX, Bekker, H., Braß, M. et al. पेनिंग ट्रॅप मास स्पेक्ट्रोमेट्रीद्वारे मेटास्टेबल इलेक्ट्रॉनिक अवस्थांचा शोध. निसर्ग ५८१, ४२–४६ (२०२०). https://doi.org/10.1038/s41586-020-2221-0
3. JabberWok इंग्रजी Q52, 2007. बोहर अणू मॉडेल. [image online] येथे उपलब्ध https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Bohr_atom_model.svg 08 मे 2020 पर्यंत प्रवेश केला.
***
