The researchers at Max Planck Institute for Nuclear Physics have successfully measured infinitesimally small change in the 質量 of individual atoms following quantum jumps of electrons within by using the ultra-precise Pentatrap atomic balance at the Institute in Heidelberg.
In classical mechanics, the ‘質量’ is an important physical property of any object which does not change – the weight changes depending upon ‘acceleration due to gravity’ but the 質量 remains constant. This notion of constancy of mass is a basic premise in the Newtonian mechanics, however, not so in the quantum world.
The Einstein’s theory of relativity gave the notion of mass-energy equivalence which basically implied that the mass of an object need not remain constant always; it can be converted to (an equivalent amount of) energy and vice versa. This inter-relationship or interchangeability of mass and エネルギー into each other is one of central thinking in science and is given by the famous equation E=mc2 Eがエネルギー、mが質量、cが真空中の光速である、アインシュタインの特殊相対性理論の導関数として。
この方程式E = mc2 どこでも普遍的に活躍していますが、たとえば、 アトミック 核分裂および核融合反応中に質量が部分的に失われる原子炉では、膨大な量のエネルギーが発生します。
In the sub-atomic world, when an electron jumps ‘to’ or ‘from’ one 軌道 to another, an amount of energy equivalent to ‘energy level gap’ between the two quantum levels is absorbed or released. Therefore, in line with the formula of mass-energy equivalence, the mass of an 原子 エネルギーを吸収すると増加し、逆にエネルギーを放出すると減少します。 しかし、原子内の電子の量子遷移に続く原子の質量の変化は、測定するのに非常に小さいでしょう。 これまで不可能だったこと。 もうそうじゃない！
Max Planck Institute for Nuclear Physicsの研究者は、個々の原子の質量のこの非常に小さな変化を初めて測定することに成功しました。これは、おそらく精密物理学の最高点です。
これを達成するために、マックスプランク協会の研究者はハイデルベルグの研究所で超精密なペンタトラップ原子バランスを使用しました。 ペンタトラップ 「高精度ペニングトラップ質量分析計」の略で、内部の電子の量子ジャンプに続く原子の質量の非常に小さな変化を測定できる天びんです。
したがって、PENTATRAPは原子内の準安定電子状態を検出します。
このレポートでは、レニウムの基底状態と励起状態の質量差を測定することにより、準安定電子状態を観察する方法について説明しています。
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参照：
1. Max-Planck-Gesellschaft 2020. Newsroom – Pentatrapは、量子状態間の質量の違いを測定します。 07年07月2020日投稿。オンラインで入手可能 https://www.mpg.de/14793234/pentatrap-quantum-state-mass?c=2249 07年2020月XNUMX日にアクセス。
2.Schüssler、RX、Bekker、H.、Braß、M。etal。 ペニングトラップ質量分析による準安定電子状態の検出。 Nature 581、42–46（2020）。 https://doi.org/10.1038/s41586-020-2221-0
3.英語のJabberWok、52年第2007四半期。ボーア原子モデル。 [オンライン画像]で入手可能 https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Bohr_atom_model.svg アクセスした08は2020かもしれません。
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