Fisikawan MIT atom telah mengembangkan teknik yang membandingkan massa atom bermuatan tunggal dengan akurasi yang belum pernah terjadi sebelumnya-mirip untuk mengukur jarak antara Boston dan Los Angeles untuk dalam lebar rambut manusia. Studi yang dipublikasikan di Science Express, laporan rasio massa molekul nitrogen dan asetilena dengan presisi di bawah 1 bagian dalam 100 miliar. Pekerjaan, dipimpin oleh David E. Pritchard, Cecil dan Ida Profesor Fisika dan peneliti utama di MIT-Harvard Center for Atom lewat dingin, membuka pintu untuk berbagai aplikasi, termasuk pengujian E = mc 2 dan ikatan kimia berat untuk lemah terikat atau sangat jarang ionik spesies. Pritchard, juga berafiliasi dengan MIT Penelitian Laboratorium untuk Elektronik, dan anggota kelompoknya telah menjadi pemimpin dalam bidang presisi tinggi spektrometri massa selama lebih dari 10 tahun. Mereka telah mengembangkan teknik untuk menjebak dan mendeteksi atom bermuatan tunggal, yang dikenal sebagai ion, selama lebih dari sebulan pada suatu waktu. Mereka telah menggunakan metode ini untuk mempublikasikan massa atom dari 13 atom yang berbeda mulai dari hidrogen ke caesium dengan ketidakpastian sekitar 1 bagian dalam 10 miliar. Massa atom diukur dengan membandingkan tingkat di mana ion yang berbeda bidang orbit molekul garis magnetik dalam perangkap magnetik. Ketepatan teknik ini banyak digunakan dibatasi oleh perubahan yang terjadi dalam medan magnet selama menit diperlukan untuk beralih dua ion yang dibandingkan. Laboratorium MIT telah tantangan tersendiri: variasi medan magnet yang disebabkan oleh jalur kereta bawah tanah terdekat. Kelompok ini dipaksa untuk melakukan semua pengukuran 1:30-5:30, ketika kereta bawah tanah dan lift di gedung mereka ditutup. Dalam eksperimen terbaru, kelompok Pritchard untuk pertama kalinya menempatkan dua ion dalam perangkap pada waktu yang sama. Sebelumnya, masalah ini dihasilkan ketika dua ion datang terlalu dekat bersama-sama dan menghasilkan interaksi elektrostatik mengganggu. Para peneliti mengatasi kendala ini dengan menempatkan ion 1 mm terpisah dalam orbit melingkar umum. Dalam konfigurasi ini, ion-ion dalam perangkap seperti pasangan berdansa waltz. "Mereka berputar di lantai dansa, selalu jarak tetap dari satu sama lain," kata Simon Rainville, penulis pertama kertas dan postdoctoral fellow di Harvard. Para peneliti kemudian mengambil keuntungan dari gerak digabungkan untuk memantau dan mengontrol lintasan ion-ion dalam perangkap. Teknik baru, mirip dengan menggunakan skala berat yang seimbang seperti yang pernah digunakan untuk daging atau menghasilkan, secara dramatis meningkatkan presisi dengan massa atom yang dapat diukur. Dan terima kasih ke sistem komputer baru sangat otomatis, massa diukur di laboratorium MIT 24 jam sehari. Lapangan telah maju secara signifikan sejak abad ke-19, ketika ahli kimia Italia Amadeo Avogadro pertama mengamati bahwa gas pada suhu dan tekanan yang sama digabungkan dalam rasio volume tertentu, dan volume yang sama dari gas memiliki jumlah molekul yang sama. Dengan menimbang volume gas, dia bisa menentukan rasio massa atom mereka. Pada awal abad 20, Pritchard mencatat, perbandingan massa atom spesies memiliki presisi dari sekitar 1 bagian dalam 1.000, dan saat ia mulai bekerja di lapangan, keadaan seni itu beberapa bagian dalam 100 juta. Hari ini, presisi telah mencapai beberapa bagian dalam triliun. "Dalam arti logaritmik, kami telah membuat kemajuan hampir sebanyak dalam sejarah sebelumnya seluruh spektrometri massa," katanya. Selain Pritchard dan Rainville, penulis termasuk James Thompson, seorang peneliti postdoctoral di MIT. |