Fyysikot ovat luoneet maailman ensimmäisen atomipyörresäteen – pyörteisen atomien ja molekyylien pyörteen, jolla on mystisiä ominaisuuksia, joita ei ole vielä ymmärretty.
Lähettämällä suoran heliumatomisäteen pienten rakojen hilan läpi tutkijat pystyivät käyttämään kvanttimekaniikan outoja sääntöjä muuttaakseen säteen pyöriväksi pyörteeksi. Tämä säteen pyöriminen, jota kutsutaan kiertoradan kulmamomentiksi, antaa sille uuden liikesuunnan, jolloin se voi toimia tavoilla, joita tutkijat eivät ole vielä ennustaneet. Esimerkiksi tutkijat uskovat, että pyörivät atomit voivat lisätä magnetismiin lisäulottuvuuksia muiden arvaamattomien vaikutusten ohella, koska elektronit ja ytimet pyörivät eri nopeuksilla spiraalimaisten pyörreatomien sisällä.
Tutkijat loivat säteen ohjaamalla heliumatomeja pienten rakojen ruudukon läpi, joista jokainen on halkaisijaltaan vain 600 nanometriä. Kvanttimekaniikassa – hyvin pienten määrien maailmaa hallitsevassa sääntösarjassa – atomit voivat käyttäytyä hiukkasina ja pieninä aaltoina, joten aaltomainen heliumatomien säde taittuu hilan läpi, taivutettuna niin paljon, että muodostui. pyörre, joka tynnyri läpi avaruuden kuin korkkiruuvi.
Pyörreatomit osuivat sitten ilmaisimeen, joka osoitti useita säteitä – eriasteisia ja eri kulmamomentteja – pienten donitsimaisten renkaiden muodossa. Tiedemiehet huomasivat myös vielä pienempiä ja kirkkaampia renkaita kiilautuneena kolmen keskuspyörteen sisään. Nämä ovat merkkejä heliumeksimeereistä – molekyyleistä, jotka muodostuvat, kun yksi energeettisesti virittynyt heliumatomi tarttuu toiseen heliumatomiin.
Kierrekimpun sisällä oleville atomeille annettu kiertoradan kulmamomentti muuttaa myös kvanttimekaanisia valintasääntöjä, jotka määräävät kuinka kiertyneet atomit ovat vuorovaikutuksessa muiden hiukkasten kanssa. Seuraavaksi tutkijat jakavat nämä heliumsäteet fotoneiksi, elektroneiksi ja muiden elementtien kuin heliumin atomeiksi nähdäkseen, miten ne muuten voisivat käyttäytyä.
Jos pyörresäde todellakin käyttäytyy eri tavalla, se voisi olla ihanteellinen ehdokas uudentyyppiselle mikroskoopille, joka voi tutkia tutkimattomia yksityiskohtia subatomitasolla.
Lue myös:
- Tiedemiehet loivat uudelleen mahdollisen heliumsuihkun Jupiterissa laboratoriossa
- Fyysikot tekivät vahingossa uuden löydön mustista aukoista