De Onderzoekers Vergelijken Atoomgewicht Met een Ongekende Nauwkeurigheid - Nieuwe Technologie

De atoomfysici MIT hebben een techniek ontwikkeld die de massa's van enige geladen atomen met ongekende nauwkeurigheid-verwant vergelijkt aan het meten van de afstand tussen Boston en Los Angeles aan binnen de breedte van een menselijk haar.

De studie, die in Uitdrukkelijke Wetenschap wordt gepubliceerd, meldt de verhouding van de massa's van stikstof en acetyleenmolecules met een precisie onder 1 deel in 100 miljard.

Het werk, die door David E. Pritchard wordt geleid, de Professor van Cecil en Ida van Fysica en een belangrijkste onderzoeker in het Centrum MIT-Harvard voor Atomen Ultracold, openen de deur voor talrijke toepassingen, met inbegrip van het testen E=mc2 en wegende chemische banden voor zwak verbindende of zeer zeldzame Ionische species.

Pritchard, die ook met het Laboratorium van het Onderzoek van MIT voor Elektronika wordt aangesloten, en de leden van zijn groep zijn een leider op het gebied van high-precision massaspectrometrie meer dan 10 jaar geweest. Zij hebben technieken ontwikkeld om één enkel geladen atoom op te sluiten en te ontdekken, dat als een ion, voor een meer dan maand wordt bekend tegelijkertijd. Zij hebben gebruikt deze methode om het atoomgewicht van 13 verschillende atomen te publiceren die van waterstof tot caesium met een onzekerheid van rond 1 deel in 10 miljard gaan.

Het atoomgewicht wordt gemeten door de tarieven te vergelijken waaraan de verschillende moleculaire ionen magnetisch veldlijnen in een magnetische val cirkelen. De precisie van deze wijd gebruikte techniek werd beperkt door veranderingen die in het magnetisch veld tijdens de notulen die worden vereist om de twee ionen te schakelen die voorkwamen worden vergeleken. Het laboratorium MIT had zijn eigen speciale uitdaging: magnetisch veld variaties die door een nabijgelegen metrolijn worden veroorzaakt. De groep werd gedwongen om alle metingen tussen 1:30 en 5:30 a.m. te doen, toen de metro en de liften in de hun bouw waren gesloten.

In deze recente experimenten, zette de groep Pritchard voor het eerst twee ionen tezelfdertijd in de val. Eerder, produceerde dit problemen toen de twee ionen te dicht samen kwamen en lastige elektrostatische interactie produceerden. De onderzoekers overwonnen deze hindernis door de ionen 1 mm in een gemeenschappelijke cirkelbaan apart te plaatsen. In deze configuratie, zijn de ionen in de val als een walsend paar.

„Zij spinnen rond op de dansvloer, altijd een vaste afstand van elkaar,“ bovengenoemd Simon Rainville, de eerste auteur van het document en een post-doctorale kameraad in Harvard. De onderzoekers haalden voordeel toen uit de gekoppelde motie om de banen van de ionen in de val te controleren en te beheersen.

De nieuwe techniek, verwant aan het gebruiken van een gewicht-evenwichtige schaal als die zodra gebruikt voor vlees of opbrengst, verhoogt dramatisch de precisie waarmee het atoomgewicht kan worden gemeten. En dankzij een nieuw hoogst geautomatiseerd computersysteem, worden de massa's 24 uur per dag gemeten in het laboratorium MIT.

Het gebied heeft beduidend sinds de 19de eeuw vooruitgegaan, toen de Italiaanse chemicus Amadeo Avogadro opmerkte eerst dat de gassen bij de zelfde temperatuur en de druk die in welomlijnde volumeverhoudingen wordt gecombineerd, en de gelijke volumes van de gassen het zelfde aantal molecules hadden. Door de volumes van gassen te wegen, kon hij de verhoudingen van hun atoomgewicht bepalen.

In vroeg - 20 Theeuw, genoteerde Pritchard, hadden de massavergelijkingen van atoomspecies een precisie van rond 1 deel in 1.000, en toen hij begon op het gebied te werken, was het overzicht een paar delen in 100 miljoen. Vandaag, heeft de precisie verscheidene delen in triljoen bereikt. „In een logaritmische betekenis, hebben wij bijna zo veel vooruitgang geboekt zoals in de volledige vorige geschiedenis van massaspectrometrie,“ hij zei.

Naast Pritchard en Rainville, omvatten de auteurs James Thompson, een post-doctorale onderzoeker bij MIT.

Gepost 19th December 2003

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

Last Update: 12. June 2013 10:18

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