Znepokojuje vás nič? Nie si smiešny: Niektoré atómy môžu vytvárať skutočné väzby so „ničím“.
Zatiaľ čo typická chemická väzba vyžaduje dve entity, podľa nového článku uverejneného 12. septembra v časopise Physical Review Letters existuje jeden druh atómu, ktorý môže byť schopný viazať sa na „duchové“ atómy alebo tie, ktoré neexistujú.
Rovnako ako planéty našej slnečnej sústavy obiehajú okolo Slnka, elektróny obiehajú okolo jadra atómu. Čím ďalej je ich obežná dráha, tým vyššia je energia elektrónu. Ale s energetickým zosilnením môžu elektróny často obísť orbity - a niektoré idú ďalej.
Atómy Rydbergu majú jeden elektrón, ktorý skočí na vzdialenú obežnú dráhu, ďaleko od jadra. „V podstate sa akýkoľvek atóm v periodickej tabuľke môže stať atómom Rydberga,“ povedal Live Science hlavný autor Chris Greene, významný profesor fyziky a astronómie na Purdue University. Všetko, čo je potrebné, je žiariť laserom na atóm a dať svojim elektrónom trochu energie.
Rydbergove atómy „sú z chemického hľadiska nezvyčajné,“ uviedla Greene. Je to preto, že vzrušený elektrón, ktorý skočil veľmi ďaleko od jadra atómu, sa môže zrážať s elektrónom v blízkom atóme základného stavu - alebo tým, kde sú všetky jeho elektróny v najnižšom možnom stave energie. Zakaždým, keď sa zrazí, priťahuje atóm po bite kúsok po kúsku a nakoniec ho zachytí v tzv. Trilobitovej väzbe.
"Táto veľmi malá interakcia so vzdialeným atómom" môže interagovať s Rydbergovým atómom tak, že výsledná molekula bude vyzerať ako fosília zaniknutých článkonožcov nazývaná trilobiti, povedal Greene.
Molekuly trilobitu boli najskôr predpovedané v roku 2000 a experimentálne pozorované o 15 rokov neskôr. Teraz však Greene a jeho tím predpovedajú, že existuje spôsob, ako „podviesť“ Rydbergov atóm do vytvorenia väzby, no, nič.
Potrebovali len trochu vyrezávať.
V čisto teoretickom experimente tím použil počítačový algoritmus na zistenie sledu elektrických a magnetických impulzov, ktoré by mohli aplikovať na atóm vodíka podľa Rydberga, a tvaroval ho tak, aby vytvoril trilobitovú väzbu.
Počas každého elektrického impulzu sa môže roztiahnuť elektrónová obežná dráha Rydbergovho atómu vodíka; a počas každého magnetického impulzu môže byť skrútené malé množstvo, povedal Greene.
„Je trochu prekvapujúce, že v prechodných fázach pred aplikáciou posledného impulzu na atóm stav viazaného elektrónu vôbec nevyzerá ako trilobit,“ povedal Greene. „Ostro zaostrí ako požadovaný stav na konci posledného impulzu.“
Ich výpočty ukázali, že podobne ako pavúk strieľajúci jeho web do prázdneho priestoru, je možné, aby Rydbergov atóm tvoril trilobitovú väzbu s atómom ducha.
„Elektrón sa správa presne tak, ako keby bol viazaný k atómu, ale neexistuje žiadny atóm, na ktorý by sa mohol viazať,“ povedal Greene. Robí to veľmi smerovým spôsobom, čo znamená, že ukazuje na takmer presné miesto v priestore, kde by sa viazalo na atóm v základnom stave. Zistili, že toto spojenie s ničím by nemalo zostať najmenej 200 mikrosekúnd.
"Sme si celkom istí," že by to platilo, keby to skúsili experimentálne, povedal Greene. Aby to však experiment experimentovalo, budú musieť vedci prísť na to, ako synchronizovať impulzy a blokovať vonkajšie polia, ktoré by mohli byť podľa americkej fyzickej spoločnosti veľké prekážky.
Greene dúfa, že príde na to, či existujú aj iné spôsoby, ako „trikovať“ elektróny tak, aby sa nič neviazalo, napríklad pomocou mikrovĺn alebo rýchlych laserových pulzov. Má podozrenie, že tieto atómy, viazané na absolútne nič, by sa mohli správať inak, keby boli vyzvaní, aby podstúpili chemické reakcie.
