Melacak gerakan elektron intra-atom ultra cepat menggunakan radiasi sinkrotron

Konsep seniman tentang gerak atmoic.

Ilmuwan Jepang telah mengamati dan mengganggu kecepatan gerakan elektronik yang berlebihan di dalam xenon Atom Radiasi sinkrotron menggunakan kombinasi gelombang cahaya pendek yang terintegrasi. Xenon, terdiri dari inti yang dikelilingi oleh lima cangkang bersarang dengan total 54 elektron, digunakan dalam lampu flash, dan menyala terang dan cepat. Elektron bercahaya bergerak ke sana dalam skala waktu satu miliar detik. Elektron yang bergerak cepat enam kali lipat lebih lambat dari yang diamati para ilmuwan. Dengan menggunakan fasilitas sinkrotron di Institute of Formal Sciences, mereka mendeteksi pergerakan elektron dalam aliran energi yang rileks dari kulit terluar ke kulit dalam. Prosesnya berlangsung dalam sepersejuta dari satu miliar detik atau satu detik. Femtosecond adalah sekitar 32 juta tahun sebagai detik. Menurut para peneliti, kemampuan untuk mengamati dan mengontrol proses supernatural semacam itu dapat membuka pintu bagi eksperimen dan aplikasi generasi berikutnya.

Hasilnya dipublikasikan hari ini (17 Maret 2021). Surat ulasan fisik.

Diagram skematis pembangkit radiasi sinkrotron oleh induktor

Gambar 1. (a) Skema diagram pembangkit radiasi sinkrotron oleh undulator. Lebar waktu pulsa radiasi ditentukan oleh amplitudo spasial betis elektronik. (B) Pulsa radiasi mengandung banyak gelombang pendek (paket gelombang) yang dipancarkan oleh elektron individu. Dalam studi ini, dua undulator disusun secara seri untuk membuat dua paket gelombang. Setiap paket gelombang hanya berayun 10 kali dalam 2 femtoseconds. Interval waktu pasangan paket gelombang disesuaikan dengan memutar pick elektronik dengan magnet di antara dua undulator. Kredit: NINS / IMS

“Fisika atom dan fisika kedua adalah seperseribu bagian waktu – untuk mengontrol dan menyelidiki kecepatan atom dalam skala waktu alami,” kata Tatsuo Kenyasu, penulis makalah tersebut. Dalam studi ini, kami telah menunjukkan bahwa proses ultrashort dalam atom dan molekul dapat dilacak menggunakan properti ultrashort dari paket gelombang radiasi. “

Kemajuan terbaru dalam teknologi laser telah memungkinkan kami menghasilkan ultraviolet atau ultrashort, pulsa cahaya ganda yang dapat berinteraksi dengan proses subotomik. Gangguan ini dapat dikontrol dengan menyetel waktu secara akurat di antara setiap getaran. Denyut nadi menggairahkan elektron, kecepatannya disebut sebagai paket gelombang elektronik. Keniasu dan timnya telah mencapai teknologi ini menggunakan radiasi sinkrotron yang memiliki keuntungan besar dalam menciptakan foton dengan energi yang lebih tinggi daripada laser.

“Metode ini, yang dikenal sebagai ‘interferometri paket gelombang’, sekarang menjadi alat fundamental untuk mempelajari dan mengelola dinamika materi kuantum,” kata Kanyasu. “Dalam studi ini, paket gelombang elektronik dibuat dengan menempatkan beberapa status elektronik pada atom xenon.”

Profil sementara

Gambar 2. Kulit bagian dalam atom xenon yang diukur dengan interval waktu perubahan pasangan paket gelombang panel atas menunjukkan intensitas bias dari keadaan tereksitasi. Panel bawah menunjukkan tampilan detail posisi a dan b di panel atas. Karena efek interferensi antara status kuantum yang dirangsang oleh pasangan paket gelombang, fluktuasi diamati dengan durasi att3 detik. Ketika interval waktu antara dua paket gelombang dalam pasangan meningkat, amplitudo osilasi berkurang karena relaksasi elektronik dari keadaan tereksitasi kulit bagian dalam. Kredit: NINS / IMS

Seperti bagaimana dua balok yang tumpang tindih dapat menghasilkan cahaya yang lebih intens daripada yang diberikan secara terpisah, dua paket gelombang elektronik yang tumpang tindih menciptakan efek kuantum.

“Tujuan utamanya adalah untuk mengontrol dan menyelidiki gerakan elektronik yang berlebihan dari berbagai macam elemen, tidak hanya dalam atom dan molekul fase gas, tetapi juga dalam materi yang terkonsentrasi,” kata Kanyasu. “Kemampuan baru radiasi sinkrotron ini tidak hanya akan membantu para ilmuwan mempelajari fenomena ultra cepat dalam proses nuklir dan molekuler, tetapi juga dapat membuka aplikasi baru dalam pengembangan bahan fungsional dan perangkat elektronik di masa depan.”

Referensi: 17 Maret 2021, Surat ulasan fisik.

Rekan penulis termasuk Y Haikosaka, Institut Seni dan Sains Liberal, Universitas Toyoma; Dan M. Fujimoto, H. Yawamama dan M. Katoh, Institut Ilmu Molekuler. Terakreditasi dengan Fujimoto dan Yawamaya Graduate University for Advanced Studies. Katoh berafiliasi dengan Pusat Radiasi Sinkronisasi Hiroshima di Universitas Hiroshima.

Proyek ini didanai oleh National Institute of Natural Sciences ‘Frontier Photonic Sciences Project dan Japan Society for Science Promotion.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

36 galaksi kerdil secara bersamaan memiliki “baby boom” bintang baru

Penemuan tak terduga Rutgers menantang teori modern tentang bagaimana galaksi tumbuh, dan dapat meningkatkan pemahaman kita tentang alam semesta. Penulis: Universitas Rutgers-New Brunswick Sungguh...

Banyak pasien dengan COVID-19 menghasilkan respons imun yang menyerang jaringan dan organ mereka sendiri.

Sebuah studi yang dipimpin oleh University of Birmingham, yang didanai oleh Konsorsium Imunologi Coronavirus Inggris, menemukan bahwa banyak pasien dengan COVID-19 menimbulkan respons kekebalan...

Sains mudah dibuat: apa itu neutrino steril?

Neutrino steril adalah jenis neutrino khusus yang telah diusulkan untuk menjelaskan beberapa hasil eksperimen yang tidak terduga, tetapi belum ditemukan secara pasti. Para...

Kekeringan jangka panjang mengambil alih AS bagian barat – Tanah dan tanaman berjatuhan

5 Juni 2021 Untuk tahun kedua berturut-turut, kekeringan melanda sebagian besar wilayah Amerika Serikat dari Pegunungan Rocky hingga Pantai Pasifik. Untuk tahun kedua berturut-turut, kekeringan melanda...

Energi matahari dan angin dapat meredakan konflik di sekitar bendungan Renaisans Ethiopia di timur laut Afrika

Megaplatinum terletak di Ethiopia, dekat perbatasan dengan Sudan. Ini adalah pembangkit listrik tenaga air terbesar di Afrika. Penulis: © Google Sebuah studi baru...

Newsletter

Subscribe to stay updated.