O túnel do acelerador do xfel europeu, a instalação onde o pequeno movimento atômico foi medido
Xfel/Heiner Mueller-Elsner
Pela primeira vez, um incrivelmente poderoso Laser de raios-X revelou movimentos atômicos minúsculos em uma molécula que de outra forma deveria estar perfeitamente imóvel – se não fosse para o peculiaridades de mecânica quântica.
A física quântica abomina a quietude. Isso é porque Heisenberg’s Princípio da incerteza proíbe pesquisadores de medição simultaneamente e precisamente e precisamente a posição e o momento de uma partícula. Isso significa que uma partícula quântica não pode ser completamente imóvel, porque nesse cenário, tanto sua posição quanto o momento seriam conhecidas com muita precisão. Em vez disso, mesmo quando os átomos têm muito pouca energia, eles são condenados a se agitar perpetuamente, embora muito ligeiramente.
Mas em moléculas complexas, onde os átomos se movem de várias maneiras, medir esse pequeno jiggle Heisenberg é extremamente difícil. Agora, Até Jahnke no XFEL europeu, uma instalação a laser na Alemanha, e seus colegas o capturaram em uma molécula feita de 11 átomos de carbono, hidrogênio, nitrogênio e iodo.
“Este foi um experimento de primeira linha” porque usava ferramentas exclusivas, diz Jahnke. O instrumento essential, diz ele, period a “besta de um laser” que barraiu moléculas com rajadas de raios-X poderosos. Os pulsos eram apenas quadrilônimos de um segundo, mas eram um milhão de bilhões de vezes mais brilhantes do que os raios-X usados na medicina.
Cada raio-x explodiu os elétrons da molécula. Isso fez seus átomos carregaram positivamente, então eles se repeliram explosivamente. Ao examinar as consequências dessas explosões, os pesquisadores poderiam reconstruir as flutuações quânticas dos átomos com sua menor energia – em detalhes sem precedentes.
Especificamente, a equipe descobriu que o jiggle Heisenberg parece seguir uma coreografia, onde os movimentos de alguns átomos são sincronizados. Isso não foi totalmente inesperado e poderia ser previsto a partir do Estrutura da molécula. Mas os pesquisadores ficaram surpresos com o quão bem eles poderiam medi -lo, diz o membro da equipe Ludger investando no síncrotron de elétrons alemães.
Em seguida, os pesquisadores querem estudar como as flutuações quânticas afetam o comportamento das moléculas durante reações químicas. Eles também planejam adaptar seu método para ver como os elétrons agitam.
“Estamos investigando maneiras de generalizar isso para sistemas maiores. Há muitas instruções abertas para mais pesquisas”, diz o membro da equipe Rebecca Bolltambém no XFEL europeu.
