Felkavarod a semmit? Nos, nem vagy nevetséges: Néhány atom valódi kötéseket képezhet "semmivel".
Míg egy tipikus kémiai kötés két entitás megköveteli, létezik egy atomfajta, amely képes kötődni "szellem" atomokhoz vagy azokhoz, amelyek nem léteznek, egy új cikk szerint, amelyet a Physical Review Letters folyóiratban szeptember 12-én publikáltak.
Ahogy a Naprendszerünk bolygói keringnek a Nap körül, az elektronok keringnek egy atommag körül. Minél távolabbi a pálya, annál nagyobb az elektron energiája. Az energia növelésével az elektronok gyakran keringhetnek a pályákon - és néhányuk megteszi a távolságot.
A Rydberg-atomoknak egy elektronja van, amely egy távoli pályára ugrik, messze a magtól. "Alapvetően a periódusos rendszer bármely atomja Rydberg atommá válhat" - mondta a Live Sciencenek Chris Greene, a Purdue Egyetem neves fizika és csillagászat professzora. Csak annyit kell tennie, hogy egy lézerre rávilágít egy atomra, ezáltal elektronjai kis energiát adva.
A Rydberg atomjai "kémiai szempontból szokatlanok" - mondta Greene. Ennek oka az, hogy egy olyan izgatott elektron, amely az atommagjától nagyon távol ugrott fel, újra és újra ütközhet egy közeli alapállapotú atom elektronjával - vagy olyan atommal, ahol az összes elektronja a lehető legalacsonyabb energiájú állapotban van. Minden egyes ütközéskor apránként vonzza az alapállapotú atomot, végül csapdába emeli úgynevezett trilobitkötést.
"Ez a nagyon apró kölcsönhatás egy távoli atommal" úgy kölcsönhatásba léphet a Rydberg-atommal, hogy a kapott molekula úgy néz ki, mint a kihalt ízeltlábúak fosszilisa, úgynevezett trilobitok - mondta Greene.
A trilobit-molekulák előzetes becslése szerint 2000-ben létezett, és kísérletileg megfigyelték őket 15 évvel később. De most, Greene és csapata azt jósolja, hogy van mód arra, hogy "rácsapják" a Rydberg-atomot kötés kialakítására semmihez sem.
Csak annyira szobrászatot kellett csinálniuk.
Egy tisztán elméleti kísérletben a csapat számítógépes algoritmust használt, hogy kitaláljon egy olyan elektromos és mágneses impulzus sorozatát, amelyet alkalmazni lehetnek a Rydberg hidrogénatomjára, és úgy alakítják, hogy trilobitkötést képezzen.
Minden elektromos impulzus alatt a Rydberg hidrogénatomjának elektronikus pályája megnyújtható; és minden mágneses impulzus alatt apró darabot elcsavarodhat - mondta Greene.
"Valamilyen meglepő módon, a közbenső szakaszokban, mielőtt a végső impulzust az atomra alkalmaznánk, a kötő elektron állapota egyáltalán nem tűnik úgy, mint a trilobit" - mondta Greene. "Csak éles fókuszba kerül, mint a kívánt állapot a végső impulzus végén."
Számításaik azt mutatták, hogy egy pókhoz hasonlóan, amikor a hálót üres helyre lő, a Rydberg-atom trilobitkötést képezhet egy "szellem" atommal.
"Az elektron pontosan úgy viselkedik, mintha egy atomhoz lenne kötődve, de nincs atom, amelyhez kötődni kellene" - mondta Greene. És ezt nagyon irányosan teszi, azaz azt jelenti, hogy egy szinte pontos helyre mutat a világűrben, ahol egy alapállapotú atomhoz kötődik. Ennek a semmihez való kötődésnek legalább 200 mikrosekundumban meg kell maradniuk.
"Nagyon magabiztosak vagyunk", hogy ez igaz lenne, ha kísérletileg kipróbálnák - mondta Greene. De ahhoz, hogy ez kísérletileg igaz legyen, a kutatóknak kitalálniuk kell, hogyan kell szinkronizálni az impulzusokat és blokkolni a külső mezőket, amelyek nagy akadályok lehetnek a felszámoláshoz, az amerikai fizikai társaság szerint.
Greene reméli, hogy megtudja, létezik-e más módszer az elektronok „becsapására” semmi nélküli kötés kialakításához, például mikrohullámok vagy gyors lézerimpulzusok alkalmazásával. Azt gyanítja, hogy ezek az atomok, amelyek semmihez sem kötődnek, másképp viselkedhetnek, ha kéri kémiai reakciónak.
