Físicos del MIT atómica han desarrollado una técnica que compara la masa de un solo átomos cargados con precisión sin precedentes-similar a la medición de la distancia entre Boston y Los Ángeles dentro de la anchura de un cabello humano. El estudio, publicado en Science Express, los informes de la relación de las masas de las moléculas de nitrógeno y acetileno con una precisión por debajo de 1 parte en 100 millones de dólares. El trabajo, dirigido por David E. Pritchard, Cecil y de Ida, profesor de Física e investigador principal en el Centro Harvard-MIT de átomos ultra-fríos, abre la puerta a numerosas aplicaciones, incluyendo pruebas de E = mc 2 y un peso de los enlaces químicos para la débil especies iónicas obligado o muy rara. Pritchard, también afiliado con el Laboratorio de Investigación Electrónica del MIT para el, y los miembros de su grupo han sido un líder en el campo de la espectrometría de masas de alta precisión por más de 10 años. Se han desarrollado técnicas para detectar y atrapar un solo átomo cargado, se conoce como un ion, por más de un mes a la vez. Que han utilizado este método para publicar las masas atómicas de 13 átomos diferentes que van desde el hidrógeno hasta el cesio, con una incertidumbre de alrededor de 1 parte en 10 millones de dólares. La masa atómica se mide mediante la comparación de las tasas a las que las diferentes líneas de la órbita de los iones moleculares de campo magnético en una trampa magnética. La precisión de esta técnica ampliamente utilizada fue limitado por los cambios que se produjeron en el campo magnético durante los minutos necesarios para cambiar los dos iones que se comparan. El laboratorio del MIT tiene su propio reto especial: las variaciones del campo magnético causado por una línea de metro cerca. El grupo se vio obligado a hacer todas las mediciones entre las 1:30 y 5:30 am, cuando el metro y los ascensores en el edificio fueron cerradas. En estos experimentos recientes, el grupo de Pritchard, por primera vez poner dos iones en la trampa, al mismo tiempo. Anteriormente, este problema se genera cuando los dos iones se acercó demasiado juntos y generan molestos interacciones electrostáticas. Los investigadores superaron este obstáculo mediante la colocación de los iones de 1 mm en una órbita circular común. En esta configuración, los iones en la trampa son como un par de vals. "Ellos dan vueltas alrededor de la pista de baile, siempre una distancia fija entre sí", dijo Simon Rainville, el primer autor del artículo y profesor de posdoctorado en la Universidad de Harvard. Luego, los investigadores se aprovecharon de la moción junto a supervisar y controlar las trayectorias de los iones en la trampa. La nueva técnica, similar a usar una escala de peso equilibrado, como los que se utilizaban para producir carne o, aumenta drásticamente la precisión con que las masas atómicas se puede medir. Y gracias a un nuevo sistema informático altamente automatizado, las masas se miden en el laboratorio del MIT 24 horas del día. El campo ha avanzado de manera significativa desde el siglo 19, cuando el químico italiano Amadeo Avogadro observó por primera vez que los gases a la misma temperatura y presión combinada de los ratios de volumen definido, y volúmenes iguales de los gases tenían el mismo número de moléculas. Por el peso del volumen de los gases, se pudo determinar la relación de sus masas atómicas. En el siglo 20, señaló Pritchard, las comparaciones en masa de especies atómicas tenía una precisión de alrededor de 1 parte en 1000, y cuando comenzó a trabajar en el campo, el estado de la técnica fue de unas pocas partes en 100 millones de dólares. Hoy en día, la precisión ha llegado a varias partes en un billón. "En un sentido logarítmica, hemos progresado tanto como en toda la historia anterior de la espectrometría de masas", dijo. Además de Pritchard y Rainville, los autores incluyen a James Thompson, un investigador postdoctoral en el MIT. |