Laboratuvarda İlk Kez Tuhaf, Devasa Trilobit Şeklinde Moleküller Oluşturuldu

Laboratuvarda İlk Kez Tuhaf

Laboratuvarda İlk Kez Tuhaf, Devasa Trilobit Şeklinde Moleküller Oluşturuldu

Atomları mutlak sıfıra yakın soğutmak için lazer kullanan fizikçiler, neredeyse mümkün görünmeyecek kadar büyük bir elektron yörüngesi üretti. Bu devin içine geleneksel bir atom yerleştirerek, bir zamanlar okyanuslara hakim olan eklembacaklılar olan fosil trilobitleri anımsatan tuhaf bir şekil ürettiler.

Rubidyum elementi, Tom Lehrer’in Elementler Şarkısı’nı seslendirebilenler dışında çok az bilinir. Ancak rubidyum atomları özellikle çok düşük sıcaklıklara kadar lazerle soğutmaya uygun olduğundan, dünyayı mutlak sıfıra yakın bir seviyede incelemek isteyen bilim insanları arasında oldukça popülerdir.



Kaiserslautern-Landau Üniversitesi’nden Profesör Herwig Ott ve meslektaşları bir rubidyum bulutunu mutlak sıfırın on binde bir derece üstüne kadar soğuttular. Bu, bir derecenin trilyonda biri kadar sıcaklıklara ulaşan diğer bazılarına kıyasla oldukça sıcak. Bununla birlikte, atomları, en dıştaki elektron yörüngelerinin yaklaşık bir mikrometre yarıçapına kadar genişlediği bir Rydberg durumuna getirmek için daha fazla lazer oynamasına izin vermek için yeterlidir. Ott yaptığı açıklamada bunun “elektron bulutunu küçük bir bakteriden daha büyük” hale getirdiğini belirtti. Elektronların çekirdeklerinden bu denli ayrılmasıyla atomlar kimyasal olarak oldukça reaktif hale geliyor.

Bu kadar büyük bir atomun içinde, Rydberg atomunun çekirdeği ile dış elektronun tipik yerleri arasına yerleşmiş, sıradan büyüklükte başka bir atomun bulunması mümkün görünmüyor. Bu da, lisede öğrenmiş olabileceğiniz kovalent ve iyonik bağlardan ya da hala geleneksel olan metalik veya dipolar bağlardan daha egzotik bir bağlanma biçimine izin verir.

“Çekirdeğin etrafında hızla dönen bir elektron düşünün. Her gidiş gelişinde temel hal atomuyla çarpışıyor. Sezgilerimizin aksine, kuantum mekaniği bize bu çarpışmaların elektron ile temel hal atomu arasında etkili bir çekime yol açtığını öğretiyor” diye açıklıyor ilk yazar Max Althön.

Bu tür bir etkileşim bu çalışmadan önce de biliniyordu, ancak bu çalışma daha önce bulanık olan yönleri ölçmek için yeterince net bir şekilde ortaya çıkardı. Atomların dalga-parçacık ikiliğini ifade ettiği koşullar altında bir kuantum fenomeni olarak, büyük yarıçaplı elektron ve temel hal atomunun etkileşimleri istatistikseldir. Ünlü iki yarık deneyindeki gibi bir girişim deseni üretirler.

Girişim desenleri, koşullara bağlı olarak kelebek veya trilobit gibi görünür ve ekibin yarattığı da bu ikincisidir. Diğer insanlar bir ve iki foton uyarımı kullanarak bunların görüntülerini üretmeye çalıştılar ve ikinci durumda kısmi başarı elde ettiler. Ekip burada, Rubidyum’un temel halini uyarılmış hallerle birleştirmek için üç fotonlu uyarımın gücünü gösterdi.

Professor Herwig Ott (left) and Max Althön holding up the respective images in front of the equipment used to produce the pattern

Profesör Herwig Ott ve Max Althön, deseni üretmek için kullanılan ekipmanın önünde ilgili görüntüleri tutuyor
Resim Kredisi: RPTU, Koziel

Bu trilobit moleküllerinde elektronun temel hal atomuna olan çekimi o kadar güçlüdür ki bir romantik komediye konu olabilir. Bunun yerine, trilobitin “kuyruğunun” (Rydberg atomunun çekirdeğinin bulunduğu yer) çok pozitif olduğu bir elektrik dipolü elde ederiz. Temel hal atomu baş kısmında yer alırken, elektron olasılıksal olarak hem baş hem de bacaklar boyunca dağılır ve bu nedenle negatif yüklü hale gelir.

Dipol momentleri yükler birbirinden uzaklaştıkça artar ve yazarlar bunun 1,700 Debye olduğunu bildirmektedir. Karşılaştırma için, çok büyük bir dipol momente sahip iyonik bir molekül örneği olarak kullanılan potasyum bromür, 10,4 Debye, yani yüzde 1’den daha az büyüktür.

Büyük bir dipol momenti, bir molekülün harici elektrik alanları kullanılarak kontrol edilmesini kolaylaştırır. Potansiyel olarak, bu tür moleküller bilgi işleme için kullanılabilir, çünkü bu alanlar durumlarını değiştirebilir. Daha da önemlisi, bilim insanlarının diğer moleküller için mevcut olmayan yollarla özelliklerini keşfetmelerini sağlar.

Kaynak: https://www.iflscience.com

Derleyen: Figen Berber 

Bir Zamanların Zırhlı Omurgasızları Trilobitler Neden Yok Oldu?

Bir yanıt yazın

Bu site, istenmeyenleri azaltmak için Akismet kullanıyor. Yorum verilerinizin nasıl işlendiği hakkında daha fazla bilgi edinin.

Çok Okunan Yazılar