Atomların ve Moleküllerin 'Girdap Demetleri' Türünün İlk Örneği Olarak Karşımıza Çıkıyor

Bilim insanları daha önce bükülmüş ışık ve elektron demetleri yaptılar. Ancak ilk kez girdap ışınları olarak bilinen atom ve moleküllerden oluşan spiral demetler yaptılar.

Bilim insanları, girdap ışınları olarak bilinen sarmal ışık veya elektron ışınlarını nasıl dağıtacaklarını zaten biliyorlardı. Araştırmacılar şimdi, atomların ve moleküllerin ilk girdap demetlerini de oluşturmayı başardılar.

Işık veya elektronlardan oluşan girdap ışınları, özel türde mikroskop görüntüleri yapmak ve kuantum fiziği kullanarak bilgi iletmek için umut vaat etmişti. Ancak, Glasgow Üniversitesi'nden fizikçi Sonja Franke-Arnold, “atomlar veya moleküller gibi daha büyük parçacıkların girdap ışınları o kadar yeni ki olası uygulamalar henüz net değil, diyor. “Onunla ne yapabileceğimizi gerçekten bilmek için çok erken.”

Kuantum fiziğinde parçacıklar, bilim adamlarının belirli bir yerde bir parçacık bulma olasılığını hesaplamasına olanak tanıyan dalga benzeri bir model olan bir dalga fonksiyonu ile tanımlanır. Ancak girdap ışınlarının dalgaları sudaki dalgalanmalar gibi aşağı yukarı sallanmaz. Bunun yerine, ışınların parçacıkları, bir ışın uzayda hareket ederken tirbuşon hareketiyle hareket eden dalga fonksiyonlarına sahiptir. Bu, ışının yörüngesel açısal momentum olarak bilinen bir dönme hareketi taşıdığı anlamına gelir. İsrail'in Rehovot kentindeki Weizmann Bilim Enstitüsü'nden fizikçi Edvardas Narevicius, "Bu gerçekten çok garip, çok sezgisel olmayan bir şey" diyor.

Narevicius ve meslektaşları, helyum atomlarını, her biri sadece 600 nanometre genişliğinde özel olarak şekillendirilmiş yarık desenlerinden oluşan bir ızgaradan geçirerek yeni ışınları yarattı. Ekip, girdap ışınlarının ayırt edici bir özelliğini tespit etti. Bu özellik, her bir halkanın farklı bir yörünge açısal momentumuna sahip bir ışına karşılık geldiğiydi.

Başka bir kurulum ise helyum eksimerlerinin girdap ışınlarının varlığını ortaya çıkardı. Bunlar bir helyum atomu uyarılmış veya enerjilendirilmiş haldeyken başka bir helyum atomu ile eşleştiğinde oluşan moleküllerdi.

Fotoğraf: Bir halka deseni, atomların ve moleküllerin girdap ışınlarının varlığını ortaya çıkarır. Her halka şekli, farklı açısal momentuma sahip bir helyum atomu demetine karşılık gelir. Helyum moleküllerinden görülmesi zor iki daire, merkez nokta ile merkezin solunda ve sağında ilk iki çörek şekli arasına oturur.

Daha sonraki adımda bilim insanları, moleküllerin veya atomların girdap ışınları ışık, elektronlar veya diğer atomlar veya moleküller ile çarpıştığında ne olduğunu araştırabilir. Bu tür çarpışmalar, normal parçacık ışınları için anlaşılabilirdir, ancak yörünge açısal momentumu olanlar için değildir. Protonlarla yapılan benzer girdap ışınları, atom altı parçacığın gizemli iç yapısınıı araştırmak için bir yöntem olarak da hizmet edebilir.

Lozan Federal Teknoloji Enstitüsü EPFL'den fizikçi Ivan Madan, “bilinen fenomenleri yeni bir bakış açısıyla yeniden gözden geçirdiğimizde çok önemli şeylere ulaşılır” diyor. "Ve bu deney bunu yapmamıza izin veriyor."