Akceptuję
W ramach naszej witryny stosujemy pliki cookies w celu świadczenia państwu usług na najwyższym poziomie, w tym w sposób dostosowany do indywidualnych potrzeb. Korzystanie z witryny bez zmiany ustawień dotyczących cookies oznacza, że będą one zamieszczone w Państwa urządzeniu końcowym. Możecie Państwo dokonać w każdym czasie zmiany ustawień dotyczących cookies. Więcej szczegółów w naszej Polityce Prywatności

Zamknij X
Szkolenia

Naukowy styl życia

Nauka i biznes

Strona główna Informacje

Mechanika kwantowa lepiej zbadana dzięki "wstrząsaniu" elektronem

Podczas rozpadu neutronu w jądrze jonu helu-6 dochodzi do zmiany ładunku elektrycznego jądra i emisji elektronu i antyneutrina elektronowego. W efekcie jon helu-6 zmienia się w jon litu-6 lub (w 2% przypadków) w całkowicie zjonizowany lit-6. (Źródło: NCBJ)

Podczas rozpadu neutronu w jądrze jonu helu-6 dochodzi do zmiany ładunku elektrycznego jądra i emisji elektronu i antyneutrina elektronowego. W efekcie jon helu-6 zmienia się w jon litu-6 lub (w 2% przypadków) w całkowicie zjonizowany lit-6. (Źródło: NCBJ). Gdy w jądrze atomowym dochodzi do rozpadu typu beta, elektrony na to reagują - są "wstrząsane". Teoretyczne spodziewania badaczy ze Świerku potwierdzono w eksperymencie. W ten sposób naukowcy po raz pierwszy bezpośrednio zbadali poprawność jednej z najstarszych metod obliczeniowych mechaniki kwantowej.

Jak w przesłanym PAP komunikacie poinformował rzecznik Narodowego Centum Badań Jądrowych w Świerku, Marek Sieczkowski, rozpady jąder atomowych dostarczają informacji o ważnych zjawiskach fizycznych zachodzących w świecie kwantów. Matematyczne modelowanie tych procesów jest jednak bardzo trudne.

W NCBJ przeprowadzono teoretyczną analizę zjawisk zachodzących podczas przemiany neutronu w proton w jądrze helu-6. Naukowcom udało się przewidzieć wpływ przemiany jądrowej na jedyny elektron orbitalny. Obliczenia, potwierdzone w eksperymentach we francuskim ośrodku jądrowym GANIL w Caen, umożliwiły pierwszą w fizyce jądrowej bezpośrednią weryfikację doświadczalną nagłego przybliżenia - jednej z najstarszych metod obliczeniowych mechaniki kwantowej.

Jon helu-6, analizowany przez fizyków z NCBJ, zawiera jeden elektron wokół jądra zbudowanego z dwóch protonów i czterech neutronów. Ze względu na znaczny nadmiar neutronów, jądro nie jest stabilne. Nadwyżka neutronów jest usuwana przez zamianę jednego z nich w proton. W procesie - znanym jako rozpad beta minus - emitowany jest elektron i antyneutrino elektronowe. Efektem rozpadu beta minus jonu helu-6 jest jon litu-6.

„Podczas przemiany jądra elektron orbitalny odczuwa dwa procesy. Pierwszy to zmiana ładunku elektrycznego jądra, bo z dwóch protonów nagle zrobiły się trzy. Drugi proces to przelot ujemnie naładowanego elektronu z rozpadu beta. Sporo się dzieje i elektron orbitalny reaguje na zmiany: jest +wstrząsany+, czyli albo wzbudzany na wyższy orbital, albo wyrzucany poza atom” – wyjaśnia dr hab. Zygmunt Patyk, prof. NCBJ.

Elektron wyemitowany przez przekształcające się jądro porusza się z prędkością bliską prędkości światła i przecina chmurę elektronową wokół jądra w czasie miliardowych części jednej miliardowej sekundy. Naukowcy umieją jednak badać tak szybkie procesy. Wykorzystują przy tym funkcje falowe, które pozwalają określić prawdopodobieństwo znalezienia się cząstki w określonym stanie. W powyższym przypadku naukowcy rozłożyli funkcję falową stanu początkowego (w tym przypadku: elektronu w jonie helu-6) na całe spektrum funkcji opisujących stan końcowy (tu: elektronu w jonie litu). Ten teoretyczny zabieg, znany jako nagłe przybliżenie i stosowany niemal od narodzin mechaniki kwantowej, w fizyce jądrowej nigdy nie został bezpośrednio sprawdzony doświadczalnie.

Grupa prof. Zygmunta Patyka od kilku lat współpracuje z fizykami z ośrodka jądrowego GANIL (Grand Accélérateur National d'Ions Lourds) w Caen w północno-zachodniej Francji. Obliczenia fizyków ze Świerku, pozwoliły przewidzieć, że do wyrzucenia elektronu poza orbitę dojdzie z prawdopodobieństwem ok. 2,3 proc. Eksperymenty we francuskim akceleratorze potwierdziły ten wynik, z porównywalną dokładnością.

„Tak dobra zgodność przewidywań teoretycznych z wynikami pomiarów, i to w tak prostym, wręcz modelowym układzie, to pierwszy bezpośredni dowód poprawności nagłego przybliżenia, metody obliczeniowej stosowanej w mechanice kwantowej od niemal wieku” – podkreśla prof. Zygmunt Patyk.

Fizykom z NCBJ udało się także określić przyczyny prowadzące do uwolnienia elektronu. Praca naukowa opisująca analizę teoretyczną i doświadczenie, autorstwa polskich i francuskich fizyków, została niedawno opublikowana w znanym czasopiśmie „Physical Review Letters”. Badania grupy polskiej były finansowane z dotacji Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wyższego oraz grantu Narodowego Centrum Nauki.

Źródło: www.naukawpolsce.pap.pl

 




Tagi: elektron, mechanika kwantowa, lab, laboratorium, ładunek elektryczny, neutron, rozpad, jądro atomowe
Drukuj PDF
wstecz Podziel się ze znajomymi

Recenzje




Bieganie to również trening psychiki
23-06-2017

Bieganie to również trening psychiki

Trening wyobrażeniowy, wyznaczenie celu, koncentracja na zadaniu czy skupienie się na technice biegu - to proste metody radzeniu sobie z bólem i niemocą psychiczną.

Krawcy widzą najlepiej
23-06-2017

Krawcy widzą najlepiej

Krawcy są grupą zawodową, która może pochwalić się najlepszym widzeniem stereoskopowym, umożliwiającym postrzeganie głębi i ocenianie odległości otaczających nas przedmiotów.

Co trzeci człowiek waży za dużo
23-06-2017

Co trzeci człowiek waży za dużo

Na świecie są już ponad dwa miliardy osób z nadwagą i otyłych, co stanowi około 30 proc. ziemskiej populacji – informuje „New England Journal of Medicine”.

Słoneczny gambit
23-06-2017

Słoneczny gambit

Wystarczą dwie doby bez prądu, by nasza cywilizacja zatrzęsła się w posadach, a kilka dni to już prawdziwa katastrofa.

Informacje dnia: Polskie instytuty otwarte na zagraniczną współpracę Bieganie to również trening psychiki Analiza genomu grzybów dla skuteczniejszej terapii Mało prawdopodobne, że odkryjemy nieznane pierwiastki Krawcy widzą najlepiej Polski przemysł szuka innowacyjnych rozwiązań Polskie instytuty otwarte na zagraniczną współpracę Bieganie to również trening psychiki Analiza genomu grzybów dla skuteczniejszej terapii Mało prawdopodobne, że odkryjemy nieznane pierwiastki Krawcy widzą najlepiej Polski przemysł szuka innowacyjnych rozwiązań Polskie instytuty otwarte na zagraniczną współpracę Bieganie to również trening psychiki Analiza genomu grzybów dla skuteczniejszej terapii Mało prawdopodobne, że odkryjemy nieznane pierwiastki Krawcy widzą najlepiej Polski przemysł szuka innowacyjnych rozwiązań

Partnerzy

GoldenLine Fundacja Kobiety Nauki Obywatele Nauki NeuroSkoki Biomantis Uni Gdansk MULTITRAIN I MULTITRAIN II Nauki przyrodnicze KOŁO INZYNIERÓW PB ICHF PAN FUNDACJA JWP NEURONAUKA BIOOPEN 2016 Mlodym Okiem Nanotechnologia Lodz Genomica SYMBIOZA 2017 Nauka w Polsce CITTRU - Centrum Innowacji, Transferu Technologii i Rozwoju Uniwersytetu Akademia PAN Chemia i Biznes Farmacom Świat Chemii Forum Akademickie Biotechnologia     Geodezja „Pomiędzy naukami – zjazd fizyków i chemików” WIMC WARSZAWA 2016 Konferencja Biomedyczna Projektor Jagielloński Instytut Lotnictwa EuroLab