-
Lietuvos fizikai atrado naujo tipo magnetinį lauką 1
Magnetiniai laukai taikomi daugelyje buities prietaisų. Itin svarbus vadinamasis Hallo reiškinys, kurio metu judanti krūvį turinti dalelė (elektronas) nukrypsta nuo tiesios trajektorijos dėl judėjimui statmeno magnetinio lauko. Įprastas magnetinis laukas turi gerai apibrėžtą kryptį, todėl Hallo reiškinys stebimas tik plokštumoje, statmenoje minėtajam magnetiniam laukui. Pavyzdžiui, šis reiškinys taikomas jutikliuose, tikrinančiuose, ar automobilio vairuotojas užsisegė saugos diržą.
Jėga F sužadina sukinių σ srovę Jspin statmenoje tai jėgai plokštumoje. VU Teorinės fizikos ir astronomijos instituto (TFAI) Kvantinės optikos grupės mokslininkai dr. Jogundas Armaitis, dr. Julius Ruseckas ir habil. dr. Gediminas Juzeliūnas teoriniais metodais tyrinėjo panašius reiškinius neįprastoje sistemoje – smarkiai atšaldytose atomų dujose.
Galima įsivaizduoti, kad jose kiekvienas atomas dėl vidinės struktūros turi prikabintą rodyklėlę, vadinamąjį sukinį. VU fizikai bandė išsiaiškinti, kaip kontroliuoti šių sukinių pernašą. Kitaip tariant, kaip suorganizuoti tam tikros krypties sukinių judėjimą iš vienos atomų debesėlio pusės į kitą. Mokslininkai atrado, kad, esant tinkamoms sąlygoms, sukiniai atomų debesėlyje juda it veikiami iš karto visomis kryptimis nukreipto magnetinio lauko. Tai pirmoji sistema, kur Hallo reiškinys gali būti stebimas bet kuria kryptimi.
Toks neįprastas efektas pasireiškia ne kiekviename dujų debesėlyje. Norint stebėti šį reiškinį, neužtenka dujų atšaldyti iki artimų absoliučiam nuliui temperatūrų, bet reikia sukelti vadinamąją Weylo sukinio-orbitos sąveiką. Tai reiškia, kad atomas, kurio sukinys nukreiptas tam tikra kryptimi, turi didžiausią tikimybę judėti būtent sukinio kryptimi. Kelis praktiškus būdus laboratorijoje sukurti šią sukinio-orbitos sąveiką VU TFAI mokslininkai kartu su užsienio kolegomis pasiūlė anksčiau dviejuose žurnale „Physical Review Letters“ publikuotuose straipsniuose.
-
Norint suprasti supersunkiuosius elementus prireiks reliatyvumo teorijos
Kalbai pasisukus apie supersunkius elementus, reikalai darosi keisti. Mokslininkai sukūrė pirmąjį cheminį junginį, kurio savybių paaiškinimui dėl jame esančio supersunkaus elemento reikia pasitelkti Einšteino reliatyvumo teoriją.
Supersunkūs elementai – kurių atominis skaičius didesnis nei 104 – gali būti gauti tik sutrenkiant tarpusavyje lengvesnius atomus. Jie radioaktyvūs ir greitai suskyla į lengvesnius elementus, todėl juos nuodugniai tyrinėti sunku.
Tačiau tokios kliūtys neatbaidė mokslininkų nuo minties sujungti juos su kitais elementais, sukuriant trumpai gyvuojančius cheminius junginius. Supersunkių elementų branduolyje yra tiek daug protonų, jog šie, manoma, įspartina apie branduolį skriejančius elektronus iki 80 % šviesos greičio. Remiantis Einšteino reliatyvumo teorija, taip greitai skriejantys objektai pasunkėja, o tai savo ruožtu pakeičia elektronų orbitas.
Tačiau kol kas nė viename cheminiame junginyje reliatyvistiniai efektai nepasirodė. Tai tikriausiai yra dėl to, kad visi jie buvo sukurti su kovalentinėmis jungtimis, kuriose du atomai suteikia vienas kitam atiduoda po elektroną, tad išoriniai elektronai pernelyg surišti, kad pasiektų reliatyvistinį greitį.
Daiktai sunkėja
Dabar Christophas Düllmannas iš GSI Helmholtz Sunkiųjų jonų tyrimo centro Vokietijoje su kolegomis sujungė syborgį, 106-ąjį periodinės lentelės elementą su šešiomis anglies monoksido molekulėmis. Šiame junginyje susidaro metalo-anglies ryšiai, o kai kurie išoriniai elektronai lieka laisvi.
Junginys išsilaikė maždaug 10 sekundžių, kol syborgis suiro – tiek laiko pakako komandai išmatuoti junginio lakumą ir reaktingumą. Šie duomenys buvo panašūs į molibdeno ir volframų junginių su anglies monoksidu. Šie du elementai įsitaisę virš syborgio toje pačioje periodinės elementų sistemos grupėje. Toks elgesys atitinka teorines prognozes tik tada, jei atsižvelgiama į reliatyvistinius efektus, sako Düllmannas.
Dabar komanda planuoja išbandyti sunkesnius elementus, kur šie efektai turėtų būti išreikšti dar ryškiau. „Mūsų tyrimų tikslas yra išsiaiškinti, ar reliatyvistiniai efektai keičia supersunkių elementų chemines savybes,“ sako Düllmannas.
Žurnalo nuoroda.