Odkrycia dotyczącego oddziaływania fotonu z elektronami atomu dokonali naukowcy z Wydziału Chemii Uniwersytetu Mikołaja Kopernika. Fizycy na całym świecie będą teraz musieli skorygować swoje bazy danych o niektóre właściwości atomów. Badania prowadzone były przez naukowców z Zakładu Spektroskopii Atomowej Wydziału Chemii pod kierunkiem dr hab. Marka Polasika, we współpracy z innymi ośrodkami w kraju i zagranicą. Artykuł przedstawiający to odkrycie ukazać ma się w prestiżowym czasopiśmie fizycznym "Physical Review Letters" wydawanym przez American Physical Society.
Jak UMK wyjaśnił w przesłanym PAP komunikacie, dotychczas wiadomo było, że absorpcja (pochłonięcie) fotonu przez atom może prowadzić do usunięcia dwóch elektronów z najbliższej atomowemu jądru powłoki elektronowej K. To zjawisko to tzw. podwójna fotojonizacja (DPI - double photoionization). Jest ono o tyle niezwykłe, że chociaż foton absorbowany jest tylko przez jeden elektron, to z powłoki usuwane są oba elektrony z tej powłoki.
Proces DPI stał się obiektem intensywnych badań w związku z rozwojem synchrotronów nowej generacji takich jak działający w ESRF - Europejskim Ośrodku Synchrotronu Atomowego w Grenoble we Francji.
Z wcześniejszych badań wiadomo było, że proces DPI może nastąpić na skutek jednego z dwóch mechanizmów: kwantowego strząsania (SO, od ang. "shakeoff") oraz mechanizmu półklasycznego zderzeniowego (KO, od ang. "knockout"). UMK wyjaśnił, że w procesie SO pierwszy z elektronów (tzw. fotoelektron) w wyniku zaabsorbowania fotonu wyrzucany jest bardzo szybko z powłoki K i ze względu na nagłą zmianę potencjału atomowego również drugi elektron z powłoki K opuszcza atom. Natomiast w drugim procesie - KO - pierwszy elektron z powłoki K, po zaabsorbowaniu fotonu, oddziałuje kulombowsko z drugim elektronem z tej powłoki (podobnie jak w zderzeniu kul bilardowych), po czym oba elektrony prawie jednocześnie opuszczają atom.
Usunięcie dwóch elektronów z powłoki K prowadzi do wytworzenia wysokowzbudzonego stanu atomu, z którego atom natychmiast przechodzi do stanu o niższej energii, czemu towarzyszy emisja fotonu.
Polscy naukowcy ustalili, że zarejestrowane w takim przypadku widmo rentgenowskie zawiera tzw. linie hipersatelitarne, które wyróżniają się nadspodziewanie dużą szerokością. Jak zapewnia UMK, to odkrycie nie doczekało się do tej pory w literaturze światowej poprawnego teoretycznego wytłumaczenia. Polakom udało się również wskazać powiązania pomiędzy szerokością emitowanej linii hipersatelitarnej, a działaniem mechanizmu SO lub KO.
Odkrycie polskich naukowców pozwala nie tylko na wyjaśnienie fenomenu poszerzenia linii hipersatelitarnych, lecz także dostarcza nową metodę ustalania jaki mechanizm (SO lub KO) doprowadził do wytworzenia stanu z dwiema dziurami w powłoce K. Wyniki te mają ważne konsekwencje dla podstaw spektroskopii atomowej i oznaczają konieczność weryfikacji baz danych dotyczących wartości atomowych parametrów.
Wyniki tych pionierskich badań teoretycznych będą pomocne w lepszym zrozumieniu rezultatów eksperymentów prowadzonych w największych światowych laboratoriach takich jak: ESRF. Prace zespołu prof. Polasika przyczynić się mogą również do rozwoju wysokorozdzielczej diagnostyki rentgenowskiej, która służy do określania kluczowych parametrów plazmy wysokotemperaturowej w niektórych reaktorach termojądrowych, np. takich jak największy obecnie budowany International Thermonuclear Experimental Reaktor (ITER).
Żródło:
PAP - Nauka w Polsce, www.naukawpolsce.pap.pl
- 3407 odsłon
Dodaj komentarz