I Ricercatori Paragonano i Pesi Atomici ad Accuratezza Senza Precedenti - Nuova Tecnologia

I fisici atomici del MIT hanno sviluppato una tecnica che paragona le masse di singoli atomi fatti pagare ad accuratezza-analogo senza precedenti della misurazione della distanza fra Boston e Los Angeles all'interno della larghezza dei capelli umani.

Lo studio, pubblicato nella Scienza Precisa, riferisce il rapporto delle masse delle molecole dell'acetilene e dell'azoto con una precisione inferiore a 1 parte in 100 miliardo.

Il lavoro, piombo da David E. Pritchard, il Cecil ed il Professor di IDA di Fisica e un ricercatore principale nel Centro diMIT-Harvard per gli Atomi Ultracold, apre la porta alle numerose applicazioni, compreso le prove del E=mc2 e la pesatura dei legami chimici per le specie ioniche debolmente limitate o molto rare.

Pritchard, anche affiliato con il Laboratorio Di Ricerca del MIT per Elettronica ed i membri del suo gruppo sono stati una guida nel campo di spettrometria di massa di alta precisione per più di 10 anni. Hanno sviluppato le tecniche per intrappolare ed individuare un singolo atomo fatto pagare, conosciuto come uno ione, per più di un mese per volta. Hanno usato questo metodo per pubblicare i pesi atomici di 13 atomi differenti che variano dall'idrogeno al cesio con un'incertezza di intorno 1 parte in 10 miliardo.

Il Peso atomico è misurato confrontando le tariffe a cui gli ioni molecolari differenti orbitano le righe del campo magnetico in una trappola magnetica. La precisione di questa tecnica ampiamente usata è stata limitata dai cambiamenti che si sono presentati nel campo magnetico durante i minuti richiesti per passare i due ioni che sono confrontati. Il laboratorio del MIT ha avuto sua propria sfida speciale: le variazioni del campo magnetico causate in sottopassaggio vicino allineano. Il gruppo è stato costretto a fare tutte le misure fra il 1:30 ed il 5:30 di mattina, quando il sottopassaggio e gli elevatori nel loro bene immobile sono stati interrotti.

In questi esperimenti recenti, il gruppo di Pritchard per la prima volta ha messo due ioni nella trappola allo stesso tempo. Precedentemente, questo ha generato i problemi quando i due ioni sono venuto insieme troppo vicino ed hanno generato le interazioni elettrostatiche ingombranti. I ricercatori hanno superato questo ostacolo collocando gli ioni 1 millimetro a parte in un'orbita circolare comune. In questa configurazione, gli ioni nella trappola sono come una coppia waltzing.

“Filano intorno sulla pista da ballo, sempre una distanza fissa l'uno dall'altro,„ ha detto Simon Rainville, il primo autore del documento e di un collega postdottorale a Harvard. I ricercatori poi hanno approfittato del moto coppia per verificare e controllare le traiettorie degli ioni nella trappola.

La nuova tecnica, analoga del usando un disgaggio peso-equilibrato gradisce quelle usate una volta per carne o i prodotti, aumentano drammaticamente la precisione con cui i pesi atomici possono essere misurati. E grazie ad un nuovo sistema informatico altamente automatizzato, masse sono misurati nel laboratorio del MIT 24 ore al giorno.

Il campo ha avanzato significativamente dal diciannovesimo secolo, quando il chimico Italiano Amadeo Avogadro in primo luogo ha osservato che i gas alla stesse temperatura e pressione combinate nei rapporti definiti del volume ed i volumi dell'uguale dei gas hanno avuti lo stesso numero delle molecole. Pesando i volumi di gas, potrebbe determinare i rapporti dei loro pesi atomici.

Nell'inizio del XX secolo, Pritchard ha notato, i confronti di massa delle specie atomiche hanno avuti una precisione di intorno 1 parte in 1.000 e quando ha cominciato lavorare nel campo, lo stato dell'arte erano alcune parti in 100 milioni. Oggi, la precisione ha raggiunto parecchie parti in un trilione. “In un senso logaritmico, abbiamo realizzato quasi tanti progressi quanto in intera cronologia precedente di spettrometria di massa,„ ha detto.

Oltre a Pritchard e a Rainville, gli autori includono James Thompson, un ricercatore postdottorale al MIT.

19 dicembre 2003 Inviatoth

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

Last Update: 12. June 2013 10:24

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