@ 2016.11.13 , 09:00

科学家发现全新原子连接方式

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里德伯分子的电子密度

研究者们终于观察曾长期被预言过的一种分子:蝴蝶型里德伯分子。

“这是一种新型连接方式,即一个电子能捕捉一个原子,这从化学的角度看很是新颖,”研究者Chris Greene说。“这是原子与原子连接的全新方式。”

原子其实挺难描述的,说简单点,质子和中子组成了原子核,外面包围着一层电子。在里德伯分子中,这些电子距离原子核非常非常远,但是仍然围绕着它。在2002年,普渡大学的研究者曾预言一个能够吸引并连接另外其他原子的里德伯分子——当时被认为是不可能存在的。现在,这个理论被证实了。

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“对一般的原子而言,电子离原子核通常只有一两埃的距离,但是在里德伯原子中,它们的距离可以远到100倍或者1000倍,”Greene说。“在八十年代末和九十年代早期研究的基础上,2002年的理论假设了这种遥远的里德伯电子可以将原子和另一个相隔甚远原子连接起来。这种电子就像是牧羊犬。每当它经过另一个原子时,里德伯原子就把对方稍微吸引过来一点,把它往一个点慢慢推动,直到完全俘获它,并将两个原子捆绑在一起。”

虽然这个发现令人兴奋,但是其中的蕴含的意义还难以说清。主要来说,这是原子之间相互连接的全新方式,这将打开大量的可能性。但是这种变化需要具体条件。为了让它发生,Greene和同事们必须将铷气降到几乎是绝对零度,然后他们使用激光将电子从原子核身边推开,然后才观察到这一现象。

“无论什么时候,只要另一个原子刚好处在合适的距离中,你就可以调整激光频率来捕捉这些原子,从而形成理论中的里德伯分子,”Greene说。

证实这个完成的理论过程非常令人满意也鼓舞人心。“这是一个清楚明确的演示,证明这种分子的存在,”Greene说。“它同样验证了我们的整套理论研究方法和针对这种新型分子的研究。”

这项发现有力地支持了基础量子论,该理论是由诺贝尔奖得主费米提出的,它们阐述了电子是如何运行的,以及它们之间的相互作用。

他们的研究已经发表在《自然》上。

本文译自 zmescience,由译者 许叔 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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