Uznemiriti se zbog ničega? Pa, niste nimalo smiješni: Neki atomi mogu tvoriti stvarne veze sa "ničim".
Dok tipična kemijska veza zahtijeva dva entiteta, postoji jedna vrsta atoma koja se može povezati za "duhove" atome ili one koji ne postoje, prema novom radu objavljenom 12. rujna u časopisu Physical Review Letters.
Baš kao što planeti našeg Sunčevog sustava kruže oko Sunca, elektroni kruže oko jezgre atoma. Što je njihova orbita udaljenija, to je veća energija elektrona. Ali s energetskim pojačavanjem, elektroni često mogu skakati u orbite - a neki idu u daljinu.
Rydbergovi atomi imaju jedan elektron koji skače u daleku orbitu, daleko od jezgre. "U osnovi, svaki atom periodične tablice može postati Rydbergov atom", rekao je za Live Science stariji autor Chris Greene, ugledni profesor fizike i astronomije na sveučilištu Purdue. Sve što je potrebno jest sjajiti laser na atomu, dajući njegovim elektronima malo energije.
Rydbergovi atomi "s kemije su neuobičajeni", rekao je Greene. To je zato što se uzbuđeni elektron, koji je skočio vrlo daleko od atomske jezgre, može sudarati preko i više s elektromom u obližnjem atomu prizemnog stanja - ili onom u kojem su svi njegovi elektroni u stanju najmanje energije. Svaki put kad se sudara, atom prizemne države pomalo privlači, na kraju ga zarobljavajući u ono što nazivamo trilobitskom vezom.
"Ova vrlo sićušna interakcija s udaljenim atomom" može djelovati na atom Rydberga tako da rezultirajuća molekula izgleda poput fosila izumrlih člankonožaca koji se nazivaju trilobiti, rekao je Greene.
Molekule trilobita prvo su predviđene da postoje 2000. godine i eksperimentalno promatrane 15 godina kasnije. Ali sada, Greene i njegov tim predviđaju da postoji način da se "prevari" Rydbergov atom u formiranje veze s, dobro, ničim.
Sve što su trebali učiniti bilo je malo skulptura.
U čisto teoretskom eksperimentu, tim je koristio računalni algoritam da utvrdi slijed električnih i magnetskih impulsa koje mogu primijeniti na Rydbergov atom vodika, oblikujući ga tako da formira trilobitnu vezu.
Tijekom svakog električnog impulsa može se istegnuti orbita elektrona Rydbergovog atoma vodika; i tijekom svakog magnetskog impulsa može se uviti sitna količina, rekao je Greene.
"Pomalo iznenađujuće, u međufaznim fazama prije nego što se konačni impuls primijeni na atom, stanje vezivnog elektrona uopće ne izgleda baš poput trilobita", rekao je Greene. "Ono dolazi samo u oštro fokusiranje kao željeno stanje na kraju završnog pulsa."
Njihova izračunavanja pokazala su da je, poput pauka koji puca u mrežu u prazan prostor, i Rydbergov atom mogao formirati trilobitnu vezu s "duhom" atomom.
"Elektroni se ponašaju točno onako kao da su vezani za atom, ali ne postoji atom na koji bi se mogli vezati", rekao je Greene. I to čini vrlo usmjerno, što znači da upućuje na gotovo točno mjesto u prostoru gdje bi se vezao za atom prizemne države. Otkrili su da ta veza za ništa ne bi trebala ostati najmanje 200 mikrosekundi.
"Prilično smo sigurni," da bi to bilo točno ako bi to pokušali eksperimentalno, rekao je Greene. No, da bi se to moglo eksperimentalno održati, istraživači će morati smisliti kako sinkronizirati impulse i blokirati vanjska polja, što bi mogle biti velike prepreke za uklanjanje, prema Američkom fizičkom društvu.
Greene se nada da će otkriti postoje li drugi načini kako "trik" elektrone pretvoriti u veze bez ičega, na primjer, primjenom mikrotalasa ili brzim laserskim impulsima. Sumnja da se ti atomi, vezani za apsolutno ništa, ne bi mogli ponašati drugačije ako bi bili pokrenuti kemijskim reakcijama.
