The researchers at Max Planck Institute for Nuclear Physics have successfully measured infinitesimally small change in the 질량 of individual atoms following quantum jumps of electrons within by using the ultra-precise Pentatrap atomic balance at the Institute in Heidelberg.
In classical mechanics, the ‘질량’ is an important physical property of any object which does not change – the weight changes depending upon ‘acceleration due to gravity’ but the 질량 remains constant. This notion of constancy of mass is a basic premise in the Newtonian mechanics, however, not so in the quantum world.
The Einstein’s theory of relativity gave the notion of mass-energy equivalence which basically implied that the mass of an object need not remain constant always; it can be converted to (an equivalent amount of) energy and vice versa. This inter-relationship or interchangeability of mass and 에너지 into each other is one of central thinking in science and is given by the famous equation E=mc2 E는 에너지, m은 질량, c는 진공에서 빛의 속도인 아인슈타인의 특수 상대성 이론의 파생물입니다.
이 방정식 E=mc2 모든 곳에서 보편적으로 작동하지만 예를 들어 다음과 같이 크게 관찰됩니다. 원자의 핵분열 및 핵융합 반응 동안 질량의 부분적 손실이 막대한 양의 에너지를 발생시키는 원자로.
In the sub-atomic world, when an electron jumps ‘to’ or ‘from’ one 궤도 함수 to another, an amount of energy equivalent to ‘energy level gap’ between the two quantum levels is absorbed or released. Therefore, in line with the formula of mass-energy equivalence, the mass of an 원자 에너지를 흡수할 때 증가해야 하고 반대로 에너지를 방출할 때 감소해야 합니다. 그러나 원자 내 전자의 양자 전이에 따른 원자 질량의 변화는 측정하기에는 극히 작습니다. 지금까지 불가능했던 일. 하지만 더 이상은 아닙니다!
막스 플랑크 핵물리학 연구소(Max Planck Institute for Nuclear Physics)의 연구원들은 개별 원자의 질량에서 이 극소량의 변화를 처음으로 성공적으로 측정했는데, 아마도 정밀 물리학에서 가장 높은 지점일 것입니다.
이를 달성하기 위해 막스 플랑크 연구소의 연구원들은 하이델베르그 연구소의 초정밀 펜타트랩 원자 균형을 사용했습니다. 펜타트랩 '고정밀 페닝 트랩 질량 분석기'의 약자로 내부 전자의 양자 점프에 따른 원자 질량의 극미한 변화를 측정할 수 있는 저울입니다.
따라서 PENTATRAP은 원자 내 준안정 전자 상태를 감지합니다.
보고서는 레늄에서 바닥 상태와 여기 상태 사이의 질량 차이를 측정하여 준안정 전자 상태의 관찰을 설명합니다.
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참조 :
1. Max-Planck-Gesellschaft 2020. 뉴스룸 – Pentatrap은 양자 상태 간의 질량 차이를 측정합니다. 게시일: 07년 07월 2020일. https://www.mpg.de/14793234/pentatrap-quantum-state-mass?c=2249 07년 2020월 XNUMX일에 액세스함.
2. Schüssler, RX, Bekker, H., Braß, M. et al. Penning 트랩 질량 분석에 의한 준안정 전자 상태 검출. 자연 581, 42–46(2020). https://doi.org/10.1038/s41586-020-2221-0
3. JabberWok at English Q52, 2007. 보어 원자 모델. [이미지 온라인]에서 사용 가능 https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Bohr_atom_model.svg 액세스 한 08 2020 일 수 있습니다.
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