Альберт Эйнштейн получил Нобелевскую премию за объяснение фотоэффекта: в ее наиболее интуитивно понятная форма, один атом облучается светом. Согласно Эйнштейну, свет состоит из частиц (фотонов), которые передают только квантуется энергия электронов атома. Если энергии фотона достаточно, он выбивает электроны из атома. Но что происходит с фотоном импульса в этом процессе? Физики в Гете университета теперь могут ответить на этот вопрос. Для этого они разработали и построили и новый спектрометр с недостижимым ранее разрешением.
Докторант Александр Гартунг стал дважды отцом при строительстве аппарата. Устройства, который составляет три метра в длину и 2,5 метров в высоту, содержится примерно столько частей, сколько автомобиль. Он сидит в зале эксперимент физика строительство на территории кампуса Ридбергом, окруженный непрозрачный, черный шатер, внутри которого является чрезвычайно высокое исполнительское лазера. Его фотоны сталкиваются с отдельными атомами аргона в аппарате, и тем самым удалить один электрон от каждого атома. Импульс электронов в момент их появления измеряется с предельной точностью в длинную трубку аппарата.
Устройство является дальнейшим развитием принципа COLTRIMS, который был придуман во Франкфурте, а тем временем распространился по всему миру: он состоит из ионизирующего отдельных атомов, либо распадаясь на молекулы, а потом точно определить импульс частицы. Однако передача импульса фотона электронам и предсказывали теоретические расчеты настолько малы, что ранее было не возможно измерить. И вот почему Гартунг построили «супер COLTRIMS».
Когда многочисленные фотоны из лазерного импульса бомбардировать атом аргона, они ионизировать его. Распадающийся атом, частично поглощает энергию фотона. Остальная энергия передается в освободившийся электрон. Вопрос о том, какой реакцией партнера (электрона или ядра атома) сохраняет импульс фотона занял физики на протяжении более 30 лет. «Самая простая идея такова: пока электрон присоединяется к ядру, импульс передается в более тяжелые частицы, т. е. ядра атома. Как только она вырывается на свободу, импульса фотона передается электрону», — объясняет руководитель Гартунг, профессора Дернера Рейнхард из Института ядерной физики. Это будет аналогично ветра передав ее импульс парус на лодке. Пока Парус прочно прикреплены, ветер импульс продвигает лодку вперед. В мгновение веревки рвать, однако, ветер импульса передается в одиночку под парусом.
Однако, ответ, что Александр Гартунг, обнаруженные в результате его эксперимент — как это типично для квантовой механики — более удивительно. Электрон не только получает ожидаемый импульс, но также одной трети импульса фотона, что на самом деле следовало бы пойти к ядру атома. Парус лодки, поэтому «знает» о предстоящем аварии до разрыва связки и крадет немного лодку обороты. Чтобы объяснить результат точнее, Гартунг использует понятие света как электромагнитной волны: «мы знаем, что электроны туннелировать через небольшой энергетический барьер. Поступая таким образом, они оторвались от ядра посредством сильного электрического поля лазера, в то время как магнитное поле и передает дополнительный импульс электронов».
Гартунг использовал хитрую измерительную установку для эксперимента. Для того, чтобы небольшой дополнительный импульс электрона был вызван не случайно асимметрия в аппарате, у него лазерный импульс ударил по газам с двух сторон: либо с правой, либо с левой, а потом с двух сторон одновременно, что было самой большой проблемой для измерительной техники. Этот новый метод прецизионного измерения обещает более глубокое понимание ранее неизведанные роли магнитной компоненты лазерного излучения в атомной физике.
сделать разницу: спонсорские возможности
Ответить
Хотите присоединиться к обсуждению?Не стесняйтесь вносить свой вклад!