Ang mga mananaliksik sa Max Planck Institute para sa Nuclear Physics ay matagumpay na nasusukat ang napakaliit na pagbabago sa masa ng mga indibidwal na atom kasunod ng quantum jumps ng mga electron sa loob sa pamamagitan ng paggamit ng ultra-precise na Pentatrap atomic balance sa Institute sa Heidelberg.
Sa klasikal na mekanika, ang 'masa' ay isang mahalagang pisikal na pag-aari ng anumang bagay na hindi nagbabago - nagbabago ang timbang depende sa 'pagpabilis dahil sa gravity' ngunit ang masa nananatiling pare-pareho. Ang paniwala ng constancy ng masa ay isang pangunahing premise sa Newtonian mechanics, gayunpaman, hindi ganoon sa quantum world.
Ang Einstein's theory of relativity ay nagbigay ng ideya ng mass-energy equivalence na karaniwang nagpapahiwatig na ang masa ng isang bagay ay hindi kailangang manatiling pare-pareho palagi; maaari itong ma-convert sa (katumbas na halaga ng) enerhiya at vice versa. Itong inter-relasyon o pagpapalitan ng masa at lakas sa bawat isa ay isa sa sentral na pag-iisip sa agham at ibinibigay ng sikat na equation na E=mc2 bilang derivative ng espesyal na teorya ng relativity ni Einstein kung saan ang E ay enerhiya, m ay masa at c ay ang bilis ng liwanag sa vacuum.
Ang equation na ito E=mc2 ay nasa paglalaro sa pangkalahatan sa lahat ng dako ngunit naobserbahan nang malaki, halimbawa, sa atomiko mga reactor kung saan ang bahagyang pagkawala ng masa sa panahon ng nuclear fission at nuclear fusion reactions ay nagdudulot ng malaking halaga ng enerhiya.
Sa sub-atomic na mundo, kapag ang isang electron ay tumalon 'sa' o 'mula' sa isa orbital sa isa pa, ang halaga ng enerhiya na katumbas ng 'energy level gap' sa pagitan ng dalawang antas ng quantum ay hinihigop o pinakawalan. Samakatuwid, alinsunod sa formula ng mass-energy equivalence, ang masa ng isang atomo dapat tumaas kapag sumisipsip ito ng enerhiya at sa kabaligtaran, dapat bumaba kapag naglabas ito ng enerhiya. Ngunit ang pagbabago sa masa ng isang atom kasunod ng mga quantum transition ng mga electron sa loob ng atom, ay magiging napakaliit upang sukatin; isang bagay na hindi pa posible hanggang ngayon. Pero hindi na ngayon!
Matagumpay na nasusukat ng mga mananaliksik sa Max Planck Institute para sa Nuclear Physics ang napakaliit na pagbabago na ito sa masa ng mga indibidwal na atomo sa unang pagkakataon, posibleng ang pinakamataas na punto sa precision physics.
Upang makamit ito, ginamit ng mga mananaliksik sa Max Planck Institute ang ultra-precise Pentatrap atomic balance sa Institute sa Heidelberg. PENTATRAP ay nangangahulugang 'high-precision Penning trap mass spectrometer', isang balanse na maaaring sumukat ng walang katapusan na maliliit na pagbabago sa masa ng isang atom kasunod ng quantum jumps ng mga electron sa loob.
Sa gayon, nakikita ng PENTATRAP ang mga metastable na elektronikong estado sa loob ng mga atomo.
Inilalarawan ng ulat ang obserbasyon ng isang metastable na electronic state sa pamamagitan ng pagsukat ng mass difference sa pagitan ng ground at excited states sa Rhenium.
***
Sanggunian:
1. Max-Planck-Gesellschaft 2020. Newsroom – Sinusukat ng Pentatrap ang mga pagkakaiba sa masa sa pagitan ng mga quantum state. Nai-post noong 07 May 07, 2020. Available online sa https://www.mpg.de/14793234/pentatrap-quantum-state-mass?c=2249 Na-access noong 07 Mayo 2020.
2. Schüssler, RX, Bekker, H., Braß, M. et al. Detection ng metastable electronic states sa pamamagitan ng Penning trap mass spectrometry. Kalikasan 581, 42–46 (2020). https://doi.org/10.1038/s41586-020-2221-0
3. JabberWok sa English Q52, 2007. Bohr atom model. [Larawan online] Magagamit sa https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Bohr_atom_model.svg Na-access 08 Mayo 2020.
***
