انزعج من لا شيء؟ حسنا ، أنت لست سخيفا: بعض الذرات قد تشكل روابط فعلية مع "لا شيء".
في حين تتطلب الروابط الكيميائية النموذجية كيانين ، هناك نوع واحد من الذرات التي قد تكون قادرة على الارتباط مع ذرات "الأشباح" أو تلك غير الموجودة ، وفقًا لبحث جديد نُشر في 12 سبتمبر في مجلة Physical Review Letters.
تمامًا مثلما تدور الكواكب في نظامنا الشمسي حول الشمس ، تدور الإلكترونات حول نواة الذرة. كلما كان مدارها أبعد ، زادت طاقة الإلكترون. ولكن مع زيادة الطاقة ، يمكن للإلكترونات في الغالب أن تقفز إلى المدارات - ويذهب البعض بعيدًا.
تحتوي ذرات ريدبيرج على إلكترون واحد يقفز إلى مدار بعيد ، بعيدًا عن النواة. وقال المؤلف البارز كريس غرين ، أستاذ الفيزياء والفلك المتميز في جامعة بوردو ، لـ Live Science: "بشكل أساسي ، يمكن لأي ذرة في الجدول الدوري أن تصبح ذرة Rydberg". كل ما هو مطلوب هو تسليط ليزر على ذرة ، مما يمنح إلكتروناتها القليل من الطاقة.
وقال غرين إن ذرات ريدبيرج "غير عادية من وجهة نظر الكيمياء". هذا لأن الإلكترون المتحمس الذي قفز بعيدًا جدًا عن نواة الذرة يمكن أن يتصادم مرارًا وتكرارًا مع إلكترون في ذرة حالة أرضية قريبة - أو واحدة حيث تكون جميع إلكتروناتها في أدنى حالة طاقة ممكنة. في كل مرة تصطدم بها ، تجذب ذرة الحالة الأرضية شيئًا فشيئًا ، وتحاصرها في النهاية فيما يسمى رابطة ثلاثية.
وقال غرين إن "هذا التفاعل الصغير للغاية مع ذرة بعيدة" يمكن أن يتفاعل مع ذرة رايدبرج بحيث يبدو الجزيء الناتج مثل أحافير مفصليات منقرضة تسمى ثلاثية الفصوص.
تم توقع وجود جزيئات Trilobite لأول مرة في عام 2000 وتمت ملاحظتها تجريبيًا بعد 15 عامًا. ولكن الآن ، يتنبأ غرين وفريقه بأن هناك طريقة "لخداع" ذرة ريدبيرج لتشكيل رابطة مع ، لا شيء.
كل ما كان عليهم فعله هو عمل القليل من النحت.
في تجربة نظرية بحتة ، استخدم الفريق خوارزمية كمبيوتر لاكتشاف سلسلة من النبضات الكهربائية والمغناطيسية التي يمكن تطبيقها على ذرة هيدروجين Rydberg ، وتشكيلها بطريقة تشكل رابطة ثلاثية.
خلال كل نبضة كهربائية ، يمكن مد المدار الإلكتروني لذرة الهيدروجين Rydberg. وقال غرين ، وخلال كل نبضة مغناطيسية ، يمكن أن تكون ملتوية كمية صغيرة.
وقال غرين: "من المدهش إلى حد ما أنه في المراحل الوسيطة قبل تطبيق النبض النهائي على الذرة ، فإن حالة الإلكترون الرابطة لا تبدو على الإطلاق مثل ثلاثي الفصوص". "انها تأتي فقط في التركيز الحاد مثل الحالة المرغوبة في نهاية النبض النهائي."
أظهرت حساباتهم أنه ، مثل العنكبوت يطلق شبكته على مساحة فارغة ، من الممكن لذرة Rydberg أن تشكل رابطة ثلاثية مع ذرة "شبح".
وقال غرين: "يتصرف الإلكترون تمامًا كما لو كان مرتبطًا بذرة ، ولكن لا توجد ذرة للالتزام بها". وهي تفعل ذلك بطريقة اتجاهية للغاية ، مما يعني أنها تشير إلى بقعة دقيقة تقريبًا في الفضاء حيث قد تكون مرتبطة بذرّة الحالة الأرضية. ووجدوا أن هذا الارتباط بلا شيء يجب أن يبقى على الأقل 200 ميكروثانية.
قال غرين: "نحن واثقون جدا" من أن هذا سيكون صحيحا إذا جربوه تجريبيا. ولكن لكي يكون صحيحًا تجريبيًا ، سيحتاج الباحثون إلى معرفة كيفية مزامنة النبضات وحجب المجالات الخارجية ، والتي قد تكون عقبات كبيرة يجب إزالتها ، وفقًا لجمعية الفيزياء الأمريكية.
يأمل غرين في معرفة ما إذا كانت هناك طرق أخرى "لخداع" الإلكترونات لصنع روابط مع لا شيء ، مثل تطبيق الموجات الدقيقة أو نبضات الليزر السريعة. ويشتبه في أن هذه الذرات ، التي لا ترتبط على الإطلاق ، يمكن أن تتصرف بشكل مختلف إذا طُلب منها الخضوع لتفاعلات كيميائية.
