Rozčilovat se nic? No, nejsi směšný: Některé atomy mohou tvořit skutečné vazby se „ničím“.
Zatímco typická chemická vazba vyžaduje dvě entity, existuje jeden druh atomu, který může být schopen vázat se na „duchové“ atomy nebo na ty, které neexistují, podle nového článku publikovaného 12. září v časopise Physical Review Letters.
Stejně jako planety naší sluneční soustavy obíhají kolem Slunce, elektrony obíhají kolem atomového jádra. Čím dále je jejich oběhová dráha, tím vyšší je energie elektronu. Ale s energetickým posílením mohou elektrony často poskočit na oběžné dráhy - a někteří jdou do dálky.
Atomy Rydbergu mají jeden elektron, který skočí na vzdálenou oběžnou dráhu, daleko od jádra. "V podstatě se z atomu v periodické tabulce může stát jakýkoli atom," řekl Live Science vedoucí autor Chris Greene, významný profesor fyziky a astronomie na Purdue University. Vše, co je potřeba, je zářit laserem na atom a dát jeho elektronům trochu energie.
Atomy Rydberga „jsou z chemického hlediska neobvyklé,“ řekla Greene. Je to proto, že vzrušený elektron, který skočil velmi daleko od jádra atomu, se může kolidovat s elektrony v atomu blízkého pozemního stavu - nebo tam, kde jsou všechny jeho elektrony v nejnižším možném stavu energie. Pokaždé, když se srazí, přitahuje atom po kousku kousek po kousku a nakonec ho zachytí v tzv. Trilobitové vazbě.
"Tato velmi malá interakce se vzdáleným atomem," může interagovat s Rydbergovým atomem tak, že výsledná molekula vypadá jako fosilie zaniklých členovců zvaných trilobitů, řekl Greene.
Molekuly trilobitu byly poprvé předpovězeny v roce 2000 a experimentálně pozorovány o 15 let později. Ale nyní Greene a jeho tým předpovídají, že existuje způsob, jak „podvádět“ Rydbergův atom, aby vytvořil pouto s, no, nic.
Potřebovali jen trochu sochařství.
V čistě teoretickém experimentu použil tým počítačový algoritmus k vymezení posloupnosti elektrických a magnetických pulzů, které by mohly aplikovat na atom vodíku Rydberg, tvarováním tak, aby vytvořil trilobitovou vazbu.
Během každého elektrického impulsu může být elektronový orbital atomu vodíku Rydberg natažen; a během každého magnetického pulsu může být zkrouceno malé množství, řekl Greene.
„Poněkud překvapivě, v mezistupních fázích, než je konečný puls aplikován na atom, stav vazebného elektronu vůbec nevypadá jako trilobit,“ řekl Greene. "Do ostrého zaostření se dostane pouze jako požadovaný stav na konci posledního pulzu."
Jejich výpočty ukázaly, že podobně jako pavouk střílí svůj web do prázdného prostoru, je možné, že Rydbergův atom vytvoří trilobitovou vazbu s „duchovým“ atomem.
„Elektron se chová přesně tak, jako by byl vázán k atomu, ale neexistuje atom, na který by se mohl navázat,“ řekl Greene. A dělá to velmi směrovým způsobem, což znamená, že ukazuje na téměř přesné místo v prostoru, kde by se připojilo k atomu v základním stavu. Zjistili, že toto pouto k ničemu by nemělo zůstat alespoň 200 mikrosekund.
"Jsme si naprosto jistí," že by to platilo, kdyby to zkusili experimentálně, řekl Greene. Ale aby to experimentovalo, budou vědci muset zjistit, jak synchronizovat pulzy a blokovat vnější pole, což by podle americké fyzické společnosti mohly být velké překážky.
Greene doufá, že přijde na to, jestli existují jiné způsoby, jak „trikovat“ elektrony, aby vytvořily vazby s ničím, například použitím mikrovln nebo rychlých laserových pulzů. Má podezření, že tyto atomy, navázané na absolutně nic, by se mohly chovat jinak, kdyby byly vyzvány k chemickým reakcím.
