Да се разстроиш над нищо? Е, не сте смешни: Някои атоми могат да образуват реални връзки с "нищо".
Докато типичната химична връзка изисква две образувания, има един вид атом, който може да бъде в състояние да се свърже с „призрачни“ атоми или такива, които не съществуват, според нова книга, публикувана на 12 септември в списанието Physical Review Letters.
Точно както планетите на нашата Слънчева система обикалят около Слънцето, електроните орбитират около ядрото на атома. Колкото по-далече е орбитата им, толкова по-висока е енергията на електрона. Но с усилване на енергията, електроните често могат да прескачат орбити - а някои изминават разстоянието.
Атомите на Райдберг имат един електрон, който скача в далечна орбита, далеч от ядрото. „По същество всеки атом в периодичната таблица може да се превърне в атом на Ридберг“, заяви пред Live Science старши автор Крис Грийн, изтъкнат професор по физика и астрономия от университета в Пърдю. Всичко, което е необходимо, е да блесне лазер върху атом, давайки на неговите електрони малко енергия.
Атомите на Ридберг "са необичайни от гледна точка на химията", каза Грийн. Това е така, защото възбуден електрон, който скочи много далеч от ядрото на атома, може да се сблъска отново и отново с електрон в близкия атом на земното състояние - или такъв, в който всичките му електрони са в най-ниското възможно енергийно състояние. Всеки път, когато се сблъска, той привлича атом на земята в състояние по бит, в крайна сметка го улавя в това, което се нарича трилобитна връзка.
"Това много мъничко взаимодействие с далечен атом" може да взаимодейства с атома на Ридберг, така че получената молекула да изглежда като вкаменелост на изчезналите членестоноги, наречени трилобити, заяви Грийн.
Трилобитовите молекули за първи път се прогнозират да съществуват през 2000 г. и експериментално наблюдавани 15 години по-късно. Но сега, Грийн и неговият екип прогнозират, че има начин да „измамят“ атома на Ридбърг, за да образува връзка с, добре, нищо.
Всичко, което трябваше да направят, беше да направят скулптура.
В чисто теоретичен експеримент екипът използва компютърен алгоритъм, за да определи последователността от електрически и магнитни импулси, които те могат да прилагат към водороден атом на Ридберг, като го оформя по такъв начин, че да образува трилобитната връзка.
По време на всеки електрически импулс електронната орбитала на водородния атом на Ридберг може да бъде разтегната; и по време на всеки магнитен импулс може да се изкриви малко количество, каза Грийн.
"Донякъде изненадващо, че в междинните етапи, преди крайният импулс да бъде приложен към атома, състоянието на свързващия електрон не изглежда много като трилобита", каза Грийн. "Той влиза само в остър фокус като желаното състояние в края на крайния импулс."
Техните изчисления показаха, че подобно на паяк, който стреля по мрежата си в празно пространство, е възможно един атом на Ридберг да образува трилобитна връзка с "призрачен" атом.
"Електронът се държи точно така, сякаш е свързан с атом, но няма атом, който да се свързва", каза Грийн. И това прави по много насочен начин, което означава, че сочи към почти точно място в пространството, където би се свързало с атом на земята. Според тях тази връзка към нищото трябва да остане поне 200 микросекунди.
"Ние сме доста уверени", че това би било вярно, ако го опитат експериментално, каза Грийн. Но за да може да бъде истински експериментално, изследователите ще трябва да измислят как да синхронизират импулси и да блокират външни полета, които могат да бъдат големи препятствия за изчистване, според Американското физическо общество.
Грийн се надява да разбере дали има други начини да „подмамят“ електроните да правят връзки с нищо, като например чрез прилагане на микровълни или бързи лазерни импулси. Той подозира, че тези атоми, свързани с абсолютно нищо, биха могли да се държат различно, ако бъдат подтикнати да претърпят химически реакции.
