Die meisten Schüler der Sekundarstufe verstehen die Elemente, aus denen ein Atom besteht. Diese Bausteine der Materie bestehen aus Elektronen, die sich um einen Kern bewegen, und diese Elektronen bestimmen einen großen Teil der Wechselwirkung eines Atoms mit einem anderen Atom. Manchmal können Elektronen weggerissen werdenein Kern über einen elektrischen Laser, der die Kraft überwindet, die ihn an seinem Kern hält. Diese Aktion hat kürzlich eine Gruppe von Physikern aus der Schweiz fasziniert, die herausfinden wollten, ob Elektronen irgendwo in die Mitte dieser beiden Zustände fallen könnten.
Die ursprüngliche Theorie wurde vor über 50 Jahren von Walter Henneberger vorgeschlagen. Henneberger fragte sich, ob es eine Möglichkeit gibt, ein Elektron aus dem Atom zu befreien, während es sich noch in der Nähe des Kerns befindet. Hennebergers Zeitgenossen schrieben seine Theorie als nahezu unmöglich ab. Physiker jedochvon der Universität Genf in der Schweiz und Forschern des Max-Born-Instituts in Berlin gelang es, Hennebergers Theorie Wirklichkeit werden zu lassen.
Zum ersten Mal haben die Teams ein Elektron befreit und es gleichzeitig an seinen Kern gebunden. Das Team identifizierte auch ein wichtiges neues Gebiet namens "Death Valley", in dem Physiker die gesamte Macht über das Elektron verlieren würden.
Die Forscher zeigten auch, wie effektiv Laser verwendet werden können, um dieses Phänomen zu untersuchen. Allgemeines Verständnis der Wechselwirkungen von Lasern mit Elektronen ist, dass es umso einfacher sein sollte, ein Atom zu ionisieren Elektronen entfernen und freisetzen, je intensiver Laser sind.Die Forscher fanden schnell heraus, dass dies nicht unbedingt der Fall ist.
"Aber sobald das Atom ionisiert ist, verlassen die Elektronen ihr Atom nicht nur wie ein Zug eine Station, sie spüren immer noch das elektrische Feld des Lasers." erklärt Jean-Pierre Wolf, Professor an der Abteilung für angewandte Physik der UNIGE-Fakultät für Naturwissenschaften. "Wir wollten daher wissen, ob es nach der Befreiung der Elektronen von ihren Atomen noch möglich ist, sie im Laser und in der Kraft einzufangensie sollen in der Nähe des Kerns bleiben, wie die Hypothese von Walter Henneberger nahe legt. "
Die Physiker mussten genau die richtige Form finden, damit der Laser effektiv ist. Er musste eng genug zum Elektron schwingen, damit seine Energie und sein Zustand stabil bleiben.
"Das Elektron schwingt natürlich im Feld des Lasers, aber wenn sich die Laserintensität ändert, ändern sich auch diese Schwingungen, und dies zwingt das Elektron, sein Energieniveau und damit seinen Zustand ständig zu ändern und sogar das Atom zu verlassen. Dies ist, wasmacht es so schwierig, solche ungewöhnlichen Zustände zu sehen ", erklärte Mischa Iwanow, Professorin an der theoretischen Abteilung des MBI in Berlin.
Das Team machte dann eine interessante und unerwartete Entdeckung.
"Entgegen den natürlichen Erwartungen, wonach ein Laser umso leichter das Elektron freisetzt, je intensiver er ist, haben wir festgestellt, dass die Intensität begrenzt ist, bei der wir das Atom nicht mehr ionisieren können", bemerkt Mischa Ivanov."Jenseits dieser Schwelle können wir das Elektron wieder kontrollieren."
Diese Schwelle wurde Death Valley genannt.
Die Entdeckung ist eine, die nicht nur eine langjährige Hypothese beweist, sondern auch größere Auswirkungen auf die gesamte Physik haben könnte.
"Dies gibt uns die Möglichkeit, neue Atome, die durch das Feld des Lasers gekleidet sind, mit neuen Elektronenenergieniveaus zu erzeugen", erklärte Jean-Pierre Wolf. "Wir dachten zuvor, dass dieser doppelte Zustand unmöglich zu erzeugen ist, und wir haben es getan."Wir haben gerade das Gegenteil bewiesen. Darüber hinaus haben wir entdeckt, dass in solchen Zuständen befindliche Elektronen Licht verstärken können. Dies wird eine grundlegende Rolle in den Theorien und Vorhersagen zur Ausbreitung intensiver Laser in Gasen wie Luft spielen. "
Via : Science Daily