Kas olete millegi üle ärritunud? Noh, te ei ole naeruväärne: mõned aatomid võivad moodustada tegelikke sidemeid "mitte millegagi".
Ehkki tüüpiline keemiline side nõuab kahte üksust, leidub ajakirjas Physical Review Letters 12. septembril avaldatud uue paberi järgi ühte tüüpi aatomeid, mis võivad olla võimelised seonduma "kummitus" aatomite või sellistega, mida pole olemas.
Nii nagu meie päikesesüsteemi planeedid tiirlevad ümber päikese, tiirlevad elektronid ümber aatomi tuuma. Mida kaugemal on nende orbiit, seda suurem on elektronide energia. Kuid energia suurendamisega võivad elektronid sageli orbiiti hüpata - ja mõned lähevad kaugele.
Rydbergi aatomitel on üks elektron, mis hüppab kaugele orbiidile, tuumast kaugele. "Põhimõtteliselt võib iga perioodilise tabeli aatom saada Rydbergi aatomiks," rääkis vanem Autor Chris Greene, Purdue ülikooli silmapaistev füüsika ja astronoomia professor, vahendas Live Science. Kõik, mis on vajalik, on laseri sära aatomil, andes selle elektronidele natuke energiat.
Rydbergi aatomid "on keemia seisukohast ebaharilikud", ütles Greene. Seda seetõttu, et ergastatud elektron, mis on hüpanud aatomituumast väga kaugele, võib põrkuda üle ja lähedalasuva põhioleku aatomi elektroniga - või ühega, kus kõik selle elektronid on võimalikult madala energiaseisundiga. Iga kord, kui see kokku põrkub, meelitab ta vähehaaval põhioleku aatomi, jäädes lõpuks sellesse nn trilobiidisidemesse.
"See väga väike koosmõju kauge aatomiga," võib Rydbergi aatomiga suhelda nii, et saadud molekul näeb välja väljasurnud lülijalgsete fossiilidena, mida nimetatakse trilobiitideks, ütles Greene.
Trilobiidimolekulide olemasolu ennustati esmakordselt 2000. aastal ja neid katseliselt 15 aastat hiljem. Kuid nüüd ennustavad Greene ja tema meeskond, et on olemas viis, kuidas Rydbergi aatomit "trügida" sideme moodustamiseks, noh, mitte millegagi.
Kõik, mida nad pidid tegema, olid natuke skulptuuride tegemist.
Puhtalt teoreetilise katse käigus kasutas meeskond arvutialgoritmi, et leida elektriliste ja magnetiliste impulsside jada, mida nad saaksid rakendada Rydbergi vesinikuaatomi suhtes, kujundades selle selliselt, et moodustuks trilobiidiside.
Iga elektrilise impulsi ajal saab Rydbergi vesinikuaatomi elektronorbitaali venitada; ja iga magnetilise impulsi ajal saab seda natuke väänata, ütles Greene.
"Mõneti üllatavalt ei näe vaheetappides enne lõpliku impulsi aatomile kandmist sidumiselektroni olek väga sarnane trilobiidiga," sõnas Greene. "See on terav ainult siis, kui soovitud olek on lõppimpulsi lõpus."
Nende arvutused näitasid, et nagu ämblik, kes tulistab oma veebi tühja ruumi, on Rydbergi aatomil võimalik moodustada trilobiidside "kummitus" aatomiga.
"Elektron käitub täpselt nii, nagu oleks see aatomiga seotud, kuid aatomit, millega siduda, pole," sõnas Greene. Ja ta teeb seda väga suunavalt, mis tähendab, et see osutab kosmoses peaaegu täpsele punktile, kus see oleks seotud põhiriigi aatomiga. Nad leidsid, et see miski side peaks püsima vähemalt 200 mikrosekundit.
"Oleme üsna enesekindlad," et see kehtib, kui nad seda eksperimentaalselt prooviksid, ütles Greene. Kuid selleks, et see eksperimentaalselt paika peaks, peavad teadlased välja mõtlema, kuidas sünkroniseerida impulsse ja blokeerida välisväljad, mille puhastamiseks võib Ameerika Ühendriikide füüsikaühingu andmetel olla suuri takistusi.
Greene loodab välja selgitada, kas on ka muid võimalusi, kuidas elektronid "trükkima" siduda sidemeid ilma milleta, näiteks mikrolainete või kiirete laserimpulsside abil. Ta kahtlustab, et need aatomid, mis pole seotud mitte millegagi, võivad käituda erinevalt, kui neil palutakse läbi viia keemilised reaktsioonid.
