Τα ηλεκτρόνια μετατρέπονται σε σταρ του σινεμά!

Οι στάρ του ατομικού κόσμου (Image: Jila, University of Colorado)

Ένα ηλεκτρόνιο χρειάζεται ένα δισεκατομμυριοστό του δισεκατομμυριοστού του δευτερολέπτου για να ξεφύγει από το  μόριο στο οποίο βρισκόταν δηλαδή χρειάζεται ένα  attosecond. Ομάδα επιστημόνων κατάφερε να συλλάβει τα πρώτα στιγμιότυπα του αρχικού βήματος σε όλες σχεδόν τις χημικές αντιδράσεις.
«Θα μπορούμε να παρακολουθήσουμε όχι μόνο τα άτομα και τους πυρήνες σε μια χημική αντίδραση αλλά ακόμη και τα ηλεκτρόνια," λέει ο φυσικός Αndreas Becker από το Πανεπιστήμιο του Κολοράντο στο Boulder. Η ομάδα του βασιζόμενη στο Πανεπιστήμιο Γκαίτε της Φρανκφούρτης, στη Γερμανία, μελέτησε ένα μοριακό ιόν υδρογόνου - που αποτελείται από δύο πρωτόνια και ένα ηλεκτρόνιο, το πιο απλό γνωστό μόριο - με την βοήθεια υπέρυθρου λέιζερ. Το λέιζερ οδήγησε στην αποβολή του ηλεκτρονίου από το ιόν και επέτρεψε στους ερευνητές να ακολουθήσουν  την πορεία που αυτό  πήρε.
Σήμερα μπορούμε να δημιουργήσουμε  ταινίες των μορίων και ατόμων με ειδικές  κάμερες και να καταγράψουμε την  εξέλιξη των χημικών αντιδράσεων χρησιμοποιώντας φώτα από λέιζερ που αναβοσβήνουν κάθε λίγα femtoseconds (10-15 δευτερόλεπτα). Ωστόσο, πριν δύο ουσίες αντιδράσουν, ένα ηλεκτρόνιο θα πρέπει πρώτα να κάνει το άλμα από το ένα άτομο ή ιόν στο άλλο, μια διαδικασία που διαρκεί μόνο μερικά attoseconds (10-18 δευτερόλεπτα).
Ειδικές κάμερες που λειτουργούν με λέιζερ (attosecondsMovie) υπάρχουν, και θεωρητικά θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για να δημιουργηθεί μια ταινία που να παρουσιάζει την  κίνηση ενός ηλεκτρονίου. Η ομάδα του Becker που χρησιμοποιεί παλμούς λέιζερ διάρκειας μερικών femtoseconds, λέει ότι είναι εύκολα να παράγει τέτοιες ταινίες.
Η ομάδα περίμενε το ηλεκτρόνιο να απελευθερωθεί αμέσως από το ιόν υδρογόνου, όταν αυξήθηκε το ηλεκτρικό πεδίο του λέιζερ . Παραδόξως, το ηλεκτρόνιο έκανε το άλμα του  (βλέπε το λευκό βέλος) 350 attoseconds αργότερα. "Το πείραμα αυτό άλλαξε την κατανόησή μας για το πώς ένα μόριο ιονίζεται", λέει ο Becker. "Θεωρώ ότι κατανοήσαμε αυτή τη διαδικασία, τουλάχιστον για το πιο απλό μόριο." Τα ευρήματα της ερευνητικής ομάδας θα δημοσιευθούν στο Physical Review Letters.
Απαιτείται περισσότερη δουλειά για να καθοριστεί τι προκαλεί αυτήν την καθυστέρηση του ηλεκτρονίου, και αυτό θα αποτελέσει ένα πρώτο βήμα για τον έλεγχο των αντιδράσεων μέσω της κίνησης ηλεκτρονίων, λέει ο Becker. "Θα θέλαμε να μπορούμε να πάρουμε ένα ηλεκτρόνιο και να το σπρώξουμε  σε όποια κατεύθυνση εμείς θέλουμε», λέει ο πρωτοπόρος ερευνητής Paul Corkum του Πανεπιστημίου της Οτάβα στον Καναδά. "Αυτό είναι το απόλυτο όνειρο μας."

Πηγή : New Scientist             Μετάφραση : Τίνα Νάντσου

Δείτε και το σχετικό βίντεο