Forscher Vergleichen AtomMassen Mit Beispielloser Genauigkeit - Neue Technologie

MITatomphysiker haben eine Technik entwickelt, die die Massen von einzelnen belasteten Atomen mit beispiellosem Genauigkeit-entsprechendem dem Messen des Abstandes zwischen Boston und Los Angeles innerhalb zur Breite eines Menschenhaars vergleicht.

Die Studie, veröffentlicht in der Eil Wissenschaft, berichtet über das Verhältnis der Massen der Stickstoff- und Acetylenmoleküle mit einer Präzision unter 1-teiligem in 100 Milliarde.

Die Arbeit, geführt von David E. Pritchard, der Cecil und IDA-Professor von Physik und ein Projektleiter in der MIT-Harvard-Mitte für Ultracold Atome, öffnet die Klappe zu den zahlreichen Anwendungen, einschließlich die Prüfung von E=mc2 und das Wiegen von chemischen Bindungen für die schwach gesprungenen oder sehr seltenen Ionenspezies.

Pritchard, auch zusammengeschlossen mit Forschungslabor MITS für Elektronik und Bauteile seiner Gruppe sind ein Führer auf dem Gebiet von Hochpräzision Massenspektrometrie für mehr als 10 Jahre gewesen. Sie haben Techniken entwickelt, um ein einzelnes belastetes Atom einzuschließen und zu entdecken, auf einmal bekannt als ein Ion, für mehr als ein Monat. Sie haben diese Methode angewendet, um die Atommassen von 13 verschiedenen Atomen zu veröffentlichen, die von Wasserstoff zu Zäsium mit einer Ungewissheit von um 1-teiligem in 10 Milliarde reichen.

Atommasse wird gemessen, indem man die Kinetik vergleicht, an denen verschiedene molekulare Ionen Magnetfeldzeilen in einer magnetischen Falle in Umlauf bringen. Die Präzision dieser weit verbreiteten Technik wurde durch Änderungen begrenzt, die im Magnetfeld während des Protokolls benötigt, um die zwei Ionen zu schalten eintraten, die verglichen wurden. Das MIT-Labor hatte seine eigene spezielle Herausforderung: die Magnetfeldvarianten, die durch eine nahe gelegene Untergrundbahn verursacht werden, zeichnen. Die Gruppe wurde erzwungen, alle Maße zwischen 1:30 und 5:30 A.m. zu tun, als die Untergrundbahn und die Höhenruder in ihrem Gebäude abgeschaltet wurden.

In diesen neuen Experimenten setzte die Pritchard-Gruppe zum ersten Mal zwei Ionen in die Falle gleichzeitig ein. Vorher erzeugte dieses Probleme, als die zwei Ionen zu nah zusammen kamen und lästige elektrostatische Interaktionen erzeugten. Die Forscher glichen dieses Hindernis aus, indem sie die Ionen 1 mm auseinander in eine geläufige Kreisbahn legten. In dieser Konfiguration sind die Ionen in der Falle wie ein waltzing Paar.

„Sie spinnen herum auf den Tanzboden, immer ein örtlich festgelegter Abstand von einander,“ sagte Simon Rainville, der erste Autor des Papiers und des promovierten wissenschaftlichen Mitarbeiters in Harvard. Die Forscher nutzten dann den verbundenen Antrag, um die Flugbahnen der Ionen in der Falle zu überwachen und zu steuern.

Die neue Technik, die der Anwendung einer Gewicht-ausgeglichenen Schuppe entsprechend ist, mögen die einmal verwendet für Fleisch, oder Erzeugnis, erhöht drastisch die Präzision, mit der Atommassen gemessen werden können. Und dank ein neues in hohem Grade automatisiertes Computersystem, Massen werden im MIT-Labor 24 Stunden pro Tag gemessen.

Der Bereich hat beträchtlich seit dem 19. Jahrhundert vorangebracht, als Italienischer Chemiker Amadeo Avogadro zuerst beobachtete, dass Gase mit der gleichen Temperatur und Druck, die in den bestimmten Volumenverhältnissen kombiniert wurden, und Gleichgestelltvolumen der Gase die gleiche Anzahl von Molekülen hatten. Indem er die Volumen von Gasen wog, könnte er die Verhältnisse ihrer Atommassen bestimmen.

Im Anfang des 20. Jahrhunderts beachtete Pritchard, hatten Massenvergleiche von Atomspezies eine Präzision von um 1-teiligem in 1.000 und als er anfing, auf dem Gebiet zu arbeiten, das hochmoderne waren einige Teile in 100 Million. Heute hat die Präzision einige Teile in Trillion erreicht. „In einer logarithmischen Richtung, haben wir fast so viel Fortschritt gemacht, wie in der gesamten vorhergehenden Geschichte der Massenspektrometrie,“ sagte er.

Zusätzlich zusätzlich Pritchard und zu Rainville enthalten Autoren James Thompson, ein Habilitationsforscher an MIT.

Am 19. Dezember 2003 Bekannt gegebenth

Date Added: Jan 16, 2004 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 12. June 2013 10:22

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this article?

Leave your feedback
Submit