PENTATRAP ఒక పరమాణువు శక్తిని గ్రహించి విడుదల చేసినప్పుడు దాని ద్రవ్యరాశిలో మార్పులను కొలుస్తుంది

మాక్స్ ప్లాంక్ ఇన్స్టిట్యూట్ ఫర్ న్యూక్లియర్ ఫిజిక్స్‌లోని పరిశోధకులు అనంతమైన చిన్న మార్పులను విజయవంతంగా కొలిచారు. మాస్ హైడెల్‌బర్గ్‌లోని ఇన్‌స్టిట్యూట్‌లో అల్ట్రా-కచ్చితమైన పెంటాట్రాప్ అటామిక్ బ్యాలెన్స్‌ని ఉపయోగించడం ద్వారా ఎలక్ట్రాన్‌ల క్వాంటం జంప్‌లను అనుసరించే వ్యక్తిగత పరమాణువులు.

క్లాసికల్ మెకానిక్స్‌లో,మాస్' అనేది ఏదైనా వస్తువు యొక్క ముఖ్యమైన భౌతిక లక్షణం మారదు - బరువు 'గురుత్వాకర్షణ కారణంగా త్వరణం' మీద ఆధారపడి మారుతుంది. మాస్ స్థిరంగా ఉంటుంది. ద్రవ్యరాశి యొక్క స్థిరత్వం యొక్క ఈ భావన న్యూటోనియన్ మెకానిక్స్‌లో ప్రాథమిక ఆవరణ, అయితే, క్వాంటం ప్రపంచంలో అలా కాదు.

ఐన్స్టీన్ యొక్క సాపేక్షత సిద్ధాంతం ద్రవ్యరాశి-శక్తి సమానత్వ భావనను అందించింది, ఇది ప్రాథమికంగా ఒక వస్తువు యొక్క ద్రవ్యరాశి ఎల్లప్పుడూ స్థిరంగా ఉండవలసిన అవసరం లేదని సూచిస్తుంది; అది (సమానమైన మొత్తం) శక్తిగా మరియు వైస్ వెర్సాగా మార్చబడుతుంది. ఈ అంతర్-సంబంధం లేదా ద్రవ్యరాశి యొక్క పరస్పర మార్పిడి మరియు శక్తి ఒకదానికొకటి అనేది సైన్స్‌లో ప్రధాన ఆలోచనలలో ఒకటి మరియు ప్రసిద్ధ సమీకరణం E=mc ద్వారా ఇవ్వబడుతుంది² E అనేది శక్తి, m ద్రవ్యరాశి మరియు c అనేది శూన్యంలో కాంతి వేగం అయిన ఐన్స్టీన్ యొక్క ప్రత్యేక సాపేక్ష సిద్ధాంతం యొక్క ఉత్పన్నం.

ఈ సమీకరణం E=mc² విశ్వవ్యాప్తంగా ప్రతిచోటా ఆడుతోంది కానీ గణనీయంగా గమనించబడుతుంది, ఉదాహరణకు, లో అణు అణు విచ్ఛిత్తి మరియు న్యూక్లియర్ ఫ్యూజన్ ప్రతిచర్యల సమయంలో ద్రవ్యరాశిని పాక్షికంగా కోల్పోయే రియాక్టర్లు విస్తారమైన శక్తిని ఉత్పత్తి చేస్తాయి.

ఉప పరమాణు ప్రపంచంలో, ఒక ఎలక్ట్రాన్ 'కు' లేదా 'నుండి' జంప్ చేసినప్పుడు కక్ష్య మరొకదానికి, రెండు క్వాంటం స్థాయిల మధ్య 'శక్తి స్థాయి అంతరం'కి సమానమైన శక్తి మొత్తం గ్రహించబడుతుంది లేదా విడుదల చేయబడుతుంది. కాబట్టి, ద్రవ్యరాశి-శక్తి సమానత్వం యొక్క సూత్రానికి అనుగుణంగా, ఒక ద్రవ్యరాశి అణువు అది శక్తిని గ్రహించినప్పుడు పెరగాలి మరియు దానికి విరుద్ధంగా శక్తిని విడుదల చేసినప్పుడు తగ్గాలి. కానీ పరమాణువులోని ఎలక్ట్రాన్ల క్వాంటం పరివర్తనలను అనుసరించి అణువు యొక్క ద్రవ్యరాశిలో మార్పు కొలవడానికి చాలా తక్కువగా ఉంటుంది; ఇప్పటివరకు సాధ్యం కాని విషయం. కానీ ఇకపై కాదు!

మాక్స్ ప్లాంక్ ఇన్‌స్టిట్యూట్ ఫర్ న్యూక్లియర్ ఫిజిక్స్‌లోని పరిశోధకులు మొదటిసారిగా వ్యక్తిగత పరమాణువుల ద్రవ్యరాశిలో ఈ అనంతమైన చిన్న మార్పును విజయవంతంగా కొలిచారు, ఇది ఖచ్చితత్వ భౌతిక శాస్త్రంలో అత్యధిక స్థానం.

దీన్ని సాధించడానికి, మాక్స్ ప్లాంక్ ఇన్స్టిట్యూట్‌లోని పరిశోధకులు హైడెల్‌బర్గ్‌లోని ఇన్‌స్టిట్యూట్‌లో అల్ట్రా-ప్రిసిజ్ పెంటాట్రాప్ అటామిక్ బ్యాలెన్స్‌ను ఉపయోగించారు. పెంటాట్రాప్ 'హై-ప్రెసిషన్ పెన్నింగ్ ట్రాప్ మాస్ స్పెక్ట్రోమీటర్'ని సూచిస్తుంది, ఇది పరమాణువులోని ఎలక్ట్రాన్‌ల క్వాంటం జంప్‌ల తర్వాత దాని ద్రవ్యరాశిలో అనంతమైన చిన్న మార్పులను కొలవగలదు.

PENTATRAP ఈ విధంగా పరమాణువులలో మెటాస్టేబుల్ ఎలక్ట్రానిక్ స్థితులను గుర్తిస్తుంది.

రినియమ్‌లో భూమి మరియు ఉత్తేజిత స్థితుల మధ్య ద్రవ్యరాశి వ్యత్యాసాన్ని కొలవడం ద్వారా మెటాస్టేబుల్ ఎలక్ట్రానిక్ స్థితిని పరిశీలించడాన్ని నివేదిక వివరిస్తుంది.

***

ప్రస్తావనలు:

1. మాక్స్-ప్లాంక్-గెసెల్‌షాఫ్ట్ 2020. న్యూస్‌రూమ్ - పెంటాట్రాప్ క్వాంటం స్థితుల మధ్య ద్రవ్యరాశిలో తేడాలను కొలుస్తుంది. 07 మే 07, 2020న పోస్ట్ చేయబడింది. ఆన్‌లైన్‌లో ఇక్కడ అందుబాటులో ఉంది https://www.mpg.de/14793234/pentatrap-quantum-state-mass?c=2249 07 మే 2020న యాక్సెస్ చేయబడింది.

2. Schüssler, RX, Bekker, H., Braß, M. et al. పెన్నింగ్ ట్రాప్ మాస్ స్పెక్ట్రోమెట్రీ ద్వారా మెటాస్టేబుల్ ఎలక్ట్రానిక్ స్థితులను గుర్తించడం. ప్రకృతి 581, 42–46 (2020). https://doi.org/10.1038/s41586-020-2221-0

3. ఇంగ్లీష్ Q52, 2007లో JabberWok. బోర్ అణువు నమూనా. [చిత్రం ఆన్‌లైన్] ఇక్కడ అందుబాటులో ఉంది https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Bohr_atom_model.svg యాక్సెస్ చేయబడినది 08 మే 2020.

***