막스플랑크 핵물리연구소 연구진이 극미량의 작은 변화를 성공적으로 측정했다. 질량 하이델베르그 연구소의 초정밀 Pentatrap 원자 균형을 사용하여 전자의 양자 점프에 따른 개별 원자의 분석입니다.
고전역학에서는 '질량'는 변하지 않는 모든 물체의 중요한 물리적 특성입니다. '중력으로 인한 가속도'에 따라 무게가 변하지만 질량 일정하게 유지됩니다. 질량 불변성 개념은 뉴턴 역학의 기본 전제이지만 양자 세계에서는 그렇지 않습니다.
아인슈타인의 상대성 이론은 기본적으로 물체의 질량이 항상 일정하게 유지될 필요는 없다는 것을 암시하는 질량-에너지 등가 개념을 제시했습니다. 그것은 (동등한 양의) 에너지로 변환될 수 있으며 그 반대의 경우도 마찬가지입니다. 이러한 질량과 질량의 상호 관계 또는 상호 교환 가능성은 에너지 서로 결합하는 것은 과학의 중심 사고 중 하나이며 유명한 방정식 E=mc로 제공됩니다.2 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.
아원자 세계에서 전자가 하나의 '으로' 또는 '에서' 점프할 때 궤도 함수 다른 하나에게는 두 양자 준위 사이의 '에너지 준위 격차'에 해당하는 에너지 양이 흡수되거나 방출됩니다. 따라서 질량-에너지 등가 공식에 따라, 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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