Să vă supărați pe nimic? Ei bine, nu ești ridicol: unii atomi pot forma legături reale cu „nimic”.
În timp ce o legătură chimică tipică necesită două entități, există un singur tip de atom care poate fi capabil să se lege cu atomii „fantomă” sau cu cei care nu există, potrivit unei noi lucrări publicate pe 12 septembrie în revista Physical Review Letters.
La fel cum planetele sistemului nostru orbitează în jurul soarelui, electronii orbitează în jurul nucleului unui atom. Cu cât este mai departe orbita lor, cu atât energia electronului este mai mare. Cu un impuls de energie, electronii pot adesea să urce orbitele - iar unii parcurg distanța.
Atomii Rydberg au un electron care sare pe o orbită îndepărtată, departe de nucleu. "Practic, orice atom din tabelul periodic poate deveni un atom al Rydberg", a declarat pentru Live Science autorul principal Chris Greene, un distins profesor de fizică și astronomie la Universitatea Purdue. Tot ce este necesar este să strălucești un laser pe un atom, oferind electronilor săi un pic de energie.
Atomii Rydberg „sunt neobișnuiți din punct de vedere chimic”, a spus Greene. Acest lucru se datorează faptului că un electron excitat care s-a oprit foarte departe de nucleul atomului se poate ciocni de-a lungul timpului cu un electron într-un atom de stat subteran din apropiere - sau unul în care toți electronii săi sunt în cea mai mică stare de energie posibilă. De fiecare dată când se ciocnește, atrage bit cu bit atomul de stat subteran, în cele din urmă prinzându-l în ceea ce se numește legătură trilobită.
„Această interacțiune foarte minusculă cu un atom îndepărtat”, poate interacționa cu atomul Rydberg, astfel încât molecula rezultată arată ca o fosilă a artropodelor dispărute numite trilobiți, a spus Greene.
Moleculele de trilobită au fost preconizate să existe prima dată în 2000 și au fost observate experimental 15 ani mai târziu. Dar acum, Greene și echipa sa prezic că există o modalitate de a „păcăli” atomul Rydberg pentru a forma o legătură cu, bine, nimic.
Tot ce trebuiau să facă era să facă un pic de sculptură.
Într-un experiment pur teoretic, echipa a folosit un algoritm computerizat pentru a descoperi o secvență de impulsuri electrice și magnetice pe care le-ar putea aplica unui atom de hidrogen Rydberg, modelându-l astfel încât să formeze legătura trilobită.
În timpul fiecărui impuls electric, orbitalul de electroni al atomului de hidrogen Rydberg poate fi întins; iar în timpul fiecărui impuls magnetic poate fi răsucit o cantitate minusculă, a spus Greene.
"Oarecum surprinzător, în etapele intermediare, înainte de aplicarea pulsului final asupra atomului, starea electronului de legătură nu seamănă deloc cu trilobitul", a spus Greene. "Nu intră în focalizare accentuată decât starea dorită la sfârșitul pulsului final."
Calculele lor au arătat că, la fel ca un păianjen care își trage pânza în spațiul gol, este posibil ca un atom Rydberg să formeze o legătură trilobită cu un atom „fantomă”.
„Electronul se comportă exact ca și cum ar fi legat de un atom, dar nu există un atom de care să se lege”, a spus Greene. Și face acest lucru într-un mod foarte direcțional, ceea ce înseamnă că indică un punct aproape exact în spațiul în care s-ar fi legat de un atom de stat la sol. Au constatat că această legătură cu nimic, ar trebui să rămână pentru cel puțin 200 de microsecunde.
"Suntem destul de încrezători", că acest lucru ar fi valabil dacă l-ar încerca experimental, a spus Greene. Însă, pentru ca acesta să rămână adevărat experimental, cercetătorii vor trebui să își dea seama cum să sincronizeze pulsurile și să blocheze câmpurile externe, care ar putea fi obstacole mari de șters, potrivit American Physical Society.
Greene speră să-și dea seama dacă există alte modalități de a „păcăli” electronii în a face legături cu nimic, cum ar fi prin aplicarea de microunde sau impulsuri laser rapide. El bănuiește că acești atomi, legați de absolut nimic, s-ar putea comporta diferit dacă i se solicită să fie supuși reacțiilor chimice.
