Asunto Rydberg

format_list_bulleted Contenido keyboard_arrow_down
ImprimirCitar
La materia de Rydberg es una fase exótica de la materia formada por átomos de Rydberg; fue predicha alrededor de 1980 por É. A. Manykin, M. I. Ozhovan y P. P. Poluéktov. Se ha formado a partir de diversos elementos como el cesio, el potasio, el hidrógeno y el nitrógeno; se han realizado estudios sobre posibilidades teóricas como el sodio, el berilio, el magnesio y el calcio. Se ha sugerido que es un material del que podrían surgir bandas interestelares difusas. Los estados circulares de Rydberg, donde el electrón más externo se encuentra en una órbita circular plana, son los más longevos, con vidas de hasta varias horas, y son los más comunes.

Física

Un grupo de materia de Rydberg planar de 19 átomos. En el séptimo nivel de excitación, espectroscopia en K19 Los racimos mostraron la distancia de la unión a 5.525 nm.
Esquemática de la distribución de electrones de valence en un asunto Rydberg hecho de excitado (n=10) Cs atom
La materia de Rydberg consiste generalmente en cúmulos planos hexagonales; estos no pueden ser muy grandes debido al efecto de retardo causado por la velocidad finita de la luz. Por lo tanto, no son gases ni plasmas, ni sólidos ni líquidos; son más similares a plasmas polvorientos con pequeños cúmulos en un gas. Si bien la materia de Rydberg puede estudiarse en el laboratorio mediante sondas láser, el cúmulo más grande reportado consta de solo 91 átomos, pero se ha demostrado que se encuentra detrás de nubes extensas en el espacio y en la atmósfera superior de los planetas. El enlace en la materia de Rydberg se debe a la deslocalización de los electrones de alta energía para formar un estado general de menor energía. La forma en que los electrones se deslocalizan es formando ondas estacionarias en bucles que rodean los núcleos, creando un momento angular cuantizado y las características que definen la materia de Rydberg. Es un metal generalizado debido a los números cuánticos que influyen en el tamaño de los bucles, pero restringido por el requisito de enlace de una fuerte correlación electrónica; muestra propiedades de intercambio-correlación similares al enlace covalente. La excitación electrónica y el movimiento vibracional de estos enlaces pueden estudiarse mediante espectroscopia Raman.

Vida

Esquemática de un potencial eficaz dentro de una célula Wigner-Seitz de un asunto Rydberg hecho de excitación (n = 10) Cs átomos
Debido a razones aún debatidas en la comunidad física debido a la falta de métodos para observar cúmulos, la materia de Rydberg es altamente estable frente a la desintegración por emisión de radiación; la vida útil característica de un cúmulo en n = 12 es de 25 segundos. Las razones aducidas incluyen la falta de solapamiento entre los estados excitado y fundamental, la prohibición de transiciones entre ellos y los efectos de intercambio-correlación que dificultan la emisión al requerir un efecto túnel que causa un largo retraso en el decaimiento de la excitación. La excitación influye en la determinación de las vidas útiles, ya que una mayor excitación proporciona una vida útil más larga; n = 80 proporciona una vida útil comparable a la edad del universo.

Excitaciones

nd nm) D (cm−3)
1 0,153 2.8×1023
4 2.45
5 3.84
6 5.52
10 15.3 2.8×1017
40 245
80 983
100 1534 2.8×1011
En los metales ordinarios, las distancias interatómicas son casi constantes en un amplio rango de temperaturas y presiones; esto no ocurre con la materia de Rydberg, cuyas distancias y, por lo tanto, sus propiedades varían considerablemente con las excitaciones. Una variable clave para determinar estas propiedades es el número cuántico principal n, que puede ser cualquier entero mayor que 1; sus valores máximos reportados rondan los 100. La distancia de enlace d en la materia de Rydberg viene dada por

donde a0 es el radio de Bohr. El factor aproximado 2,9 se determinó primero experimentalmente y luego se midió mediante espectroscopia rotacional en diferentes cúmulos. En la tabla adjunta se presentan ejemplos de d calculados de esta manera, junto con valores seleccionados de la densidad D.

Condena

Al igual que los bosones, que pueden condensarse para formar condensados de Bose-Einstein, la materia de Rydberg puede condensarse, pero no de la misma manera que los bosones. Esto se debe a que la materia de Rydberg se comporta de forma similar a un gas, lo que significa que no puede condensarse sin eliminar la energía de condensación; si esto no se hace, se produce ionización. Hasta la fecha, todas las soluciones a este problema implican el uso de una superficie adyacente, siendo la mejor evaporación de los átomos que forman la materia de Rydberg y dejando la energía de condensación en la superficie. Utilizando átomos de cesio, superficies recubiertas de grafito y convertidores termoiónicos como contención, se ha medido que la función de trabajo de la superficie es de 0,5 eV, lo que indica que el cúmulo se encuentra entre el noveno y el decimocuarto nivel de excitación.

Véase también

Esta descripción general proporciona información sobre la materia de Rydberg y sus posibles aplicaciones en el desarrollo de energías limpias, catalizadores, la investigación de fenómenos espaciales y su uso en sensores.
  • Estado de la materia

Controversias

La investigación que afirma la creación de materia de Rydberg de hidrógeno ultradenso (con una separación interatómica de ~2,3 pm: muchos órdenes de magnitud menor que en la mayoría de la materia sólida) es cuestionada:

"El artículo de Holmlid y Zeiner-Gundersen hace afirmaciones que serían verdaderamente revolucionarias si fueran ciertas. Hemos demostrado que violan algunas leyes fundamentales y muy bien establecidas de forma bastante directa. Creemos compartir este escepticismo con la mayor parte de la comunidad científica. La respuesta a las teorías de Holmlid se refleja quizás con mayor claridad en la lista de referencias de su artículo. De 114 referencias, 36 no son coautoras de Holmlid. Y de estas 36, ninguna aborda las afirmaciones hechas por él y sus coautores. Esto es mucho más notable porque las afirmaciones, de ser correctas, revolucionarían la ciencia cuántica, añadirían al menos dos nuevas formas de hidrógeno, de las cuales una es supuestamente el estado fundamental del elemento, descubrirían una forma extremadamente densa de materia, descubrirían procesos que violan la conservación del número bariónico, además de resolver la necesidad de energía de la humanidad prácticamente a perpetuidad."

Referencias

  1. ^ Wang, Jiaxi; Holmlid, Leif (2002). "Rydberg Matter clusters de hidrógeno con liberación de energía cinética bien definida observada por tiempo neutro de vuelo". Física Química. 277 (2): 201. Bibcode:2002CP....277..201W. doi:10.1016/S0301-0104(02)00303-8.
  2. ^ É.A. Manykin; M.I. Ozhovan; P.P. Poluéktov (1980). "Transición de gas excitado a un estado metálico". Sov. Phys. Tech. Phys. 6: 95.
  3. ^ a b É.A. Manykin, M.I. Ozhovan, P.P. Poluéktov; Ozhovan; Poluéktov (1981). "En el estado electrónico colectivo en un sistema de átomos fuertemente excitados". Sov. Phys. Dokl. 26: 974 –975. Bibcode:1981SPhD...26..974 M.{{cite journal}}: CS1 maint: múltiples nombres: lista de autores (link)
  4. ^ V.I. Yarygin; V.N. Sidel’nikov; I.I. Kasikov; V.S. Mironov " S.M. Tulin (2003). "Experimental Study on the Possibility of Formation of a Condensate of Excited States in a Substance (Rydberg Matter)". JETP Letters. 77 (6): 280. Bibcode:2003JETPL..77..280Y. doi:10.1134/1.1577757. S2CID 122574536.
  5. ^ S. Badiei & L. Holmlid (2002). "Neutral Rydberg Matter clusters de K: Enfriamiento extremo de grados de libertad de traducción observados por tiempo neutral". Física Química. 282 1): 137 –146. Bibcode:2002CP....282..137B. doi:10.1016/S0301-0104(02)00601-8.
  6. ^ S. Badiei & L. Holmlid (2006). "Estudios experimentales de fragmentos rápidos de la materia H Rydberg". Journal of Physics B. 39 (20): 4191–4212. Bibcode:2006JPhB...39.4191B. doi:10.1088/0953-4075/39/20/017. S2CID 120897660.
  7. ^ a b J. Wang; Holmlid, Leif (2002). "Rydberg Matter clusters de hidrógeno (H2)N* con liberación de energía cinética bien definida observada por tiempo neutro de vuelo". Física Química. 277 (2): 201. Bibcode:2002CP....277..201W. doi:10.1016/S0301-0104(02)00303-8.
  8. ^ S. Badiei & L. Holmlid (2002). "Rydberg Matter de K y N2: La dependencia anular del tiempo de vuelo para grupos neutrales e ionizados formados en explosiones de Coulomb". International Journal of Mass Spectrometry. 220 (2): 127. Bibcode:2002IJMSp.220..127B. doi:10.1016/S1387-3806(02)00689-9.
  9. ^ A.V. Popov (2006). "Buscar materia Rydberg: Berilio, magnesio y calcio". Czechoslovak Journal of Physics. 56 (S2): B1294 – B1299. Bibcode:2006CzJPh..56B1294P. doi:10.1007/s10582-006-0365-2. S2CID 120594462.
  10. ^ a b L. Holmlid (2008). "Los transportistas difusos de banda interestelar en el espacio interestelar: Todas las bandas intensas calculadas a partir de estados doblemente excitados incrustados en Rydberg Matter". Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society. 384 2): 764–774. Bibcode:2008 MNRAS.384..764H. doi:10.1111/j.1365-2966.2007.12753.x.
  11. ^ J. Liang; M. Gross; P. Goy; S. Haroche (1986). "Espetroscopia del estado de Rydberg". Examen físico A. 33 (6): 4437 –4439. Bibcode:1986PhRvA..33.4437L. doi:10.1103/PhysRevA.33.4437. PMID 9897204.
  12. ^ R.L. Sorochenko (1990). "Postulación, detección y observaciones de líneas de recombinación de radio". En M.A. Gordon; R.L. Sorochenko (eds.). Líneas de recombinación de radio: 25 años de investigación. Kluwer. p. 1. ISBN 978-0-7923-0804-1.
  13. ^ L. Holmlid (2007). "Observación directa de electrones circulares Rydberg en una capa superficial de Rydberg Matter por dicroismo circular electrónico". Diario de Física: Materia condensada. 19 (27): 276206. Código:2007JPCM...19A6206H. doi:10.1088/0953-8984/19/27/276206. S2CID 95032480.
  14. ^ L. Holmlid (2007). "Extroscopia de emisión estimulada de Rydberg Matter: observación de órbitas de Rydberg en los iones centrales". Física aplicada B. 87 2): 273 –281. Código:2007ApPhB..87..273H. doi:10.1007/s00340-007-2579-9. S2CID 120239230.
  15. ^ L. Holmlid (2009). "Las transiciones de giro núcleo en la gama kHz en los cúmulos de Rydberg Matter dan valores precisos del campo magnético interno desde la órbita de los electrones de Rydberg". Física Química. 358 1): 61–67. Bibcode:2009CP....358...61H. doi:10.1016/j.chemphys.2008.12.019.
  16. ^ a b c Holmlid, Leif (2008). "Rotational spectra of large Rydberg Matter clusters K37, K61 y K91 dar tendencias en distancias de unión K-K relativas al radio de órbita electrones". Journal of Molecular Structure. 885 ()1 –3). Elsevier BV: 122 –130. Bibcode:2008JMoSt.885..122H. doi:10.1016/j.molstruc.2007.10.017. ISSN 0022-2860.
  17. ^ Holmlid, Leif (2008). "Clusters HN+ (N=4, 6, 12) de hidrógeno atómico condensado y deuterio indicando estructuras envasadas en la fase desorbida en una superficie activa de catalizador". Surface Science. 602 (21). Elsevier BV: 3381–3387. Código Civil:2008 SurSc.602.3381H. doi:10.1016/j.susc.2008.09.007. ISSN 0039-6028.
  18. ^ Holmlid, L. (2007-04-20). "Largos de unión de precisión para los racimos Rydberg Matter K19 en niveles de excitación n=4, 5 y 6 de espectros de emisión de radiofrecuencia rotacional". Física molecular. 105 (8). Informa UK Limited: 933 –939. arXiv:física/0607193. Bibcode:2007MolPh.105..933H. doi:10.1080/002689701197387. ISSN 0026-8976. S2CID 93258712.
  19. ^ a b c Holmlid, Leif (1998). "Cálculos de energía clásica con correlación de electrones de estados excitados condensados — Ridberg Matter". Física Química. 237 ()1 –2). Elsevier BV: 11–19. Bibcode:1998CP....237...11H. doi:10.1016/s0301-0104(98)00259-6. ISSN 0301-0104.
  20. ^ Åkesson, Haideh; Badiei, Shahriar; Holmlid, Leif (2006). "La variación angular del tiempo de vuelo de grupos neutros liberados de Rydberg Matter: Procesos de explosión primaria y secundaria de Coulomb". Física Química. 321 ()1 –2). Elsevier BV: 215–222. Bibcode:2006CP....321..215A. doi:10.1016/j.chemphys.2005.08.016. ISSN 0301-0104.
  21. ^ Holmlid, Leif (2006-10-26). "Amplificación por Emisión Estimulada en Ridberg Matter Clusters como Fuente de Líneas Masadoras Intensas en el Espacio Interestelar". Astrofísica y Ciencias del Espacio. 305 1). Springer Science and Business Media LLC: 91 –98. Bibcode:2006Ap pacienteSS.305...91H. doi:10.1007/s10509-006-9067-2. ISSN 0004-640X. S2CID 123663484.
  22. ^ Holmlid, Leif (2006). "Las atmósferas metálicas alcalinas en la Luna y Mercurio: Explicando las exosferas estables por los grandes racimos de Rydberg Matter". Ciencias planetarias y espaciales. 54 1). Elsevier BV: 101 –112. Bibcode:2006Prós...54..101H. doi:10.1016/j.pss.2005.10.005. ISSN 0032-0633.
  23. ^ a b Manykin, E.A.; Ojovan, M.I.; Poluektov, P.P. (1983). "Teoría del estado condensado en un sistema de átomos excitados" (PDF). Revista de Física Experimental y Teórica. 57 2): 256 –262. Bibcode:1983JETP...57..256M.
  24. ^ Holmlid, Leif (2008). "Las transiciones vibracionales en los racimos de materia de Rydberg de retardo de fase estimulada de Raman y Rabi-flopping en el infrarrojo". Journal of Raman Spectroscopy. 39 (10). Wiley: 1364–1374. Bibcode:2008JRSp...39.1364H. doi:10.1002/jrs.2006. ISSN 0377-0486.
  25. ^ a b c Manykin, É. A.; Ozhovan, M. I.; Poluéktov, P. P. (1992). "[Decay de un condensado consistente en átomos de cesio excitados]". Пурнал нкспериментальной Пеоретической Физики. 102 (4): 1109. Bibcode:1992JETP...75..602M. traducción: Manykin, É. A.; Ozhovan, M. I.; Poluéktov, P. P. (1992). "Decay de un condensado que consiste en átomos de cesio excitados". Revista de Física Experimental y Teórica. 75 (4): 602. Código: 1992JETP...75..602M.
  26. ^ a b c Manykin, E. A.; Ojovan, M. I.; Poluektov, P. P. (1994). "Recombinación de la impureza de la materia Rydberg". Revista de Física Experimental y Teórica. 78 1): 27 –32. Bibcode:1994JETP...78...27M.
  27. ^ Holmlid, Leif (2002). "Condiciones para formar la materia Rydberg: condensación de estados Rydberg en la fase de gas frente a superficies". Diario de Física: Materia condensada. 14 (49): 13469 –13479. doi:10.1088/0953-8984/14/49/305. S2CID 250782651.
  28. ^ Beigman, I. L.; Lebedev, V. S. (1995). "Teoría de colisión de los átomos de Rydberg con partículas neutrales y cargadas". Informes de Física. 250 ()3-5). Elsevier BV: 95–328. Bibcode:1995PhR...250...95B. doi:10.1016/0370-1573(95)00074-q. ISSN 0370-1573.
  29. ^ a b L. Holmlid, "Redshifts en el espacio causado por el esparcimiento Raman estimulado en frío intergaláctico Rydberg Matter con verificación experimental". J. Exp. Theor. Phys. JETP 100 (2005) 637-644.
  30. ^ Badiei, Shahriar; Holmlid, Leif (2002). "Magnetic field in the intracluster medium: Rydberg matter with almost free electrons". Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society. 335 (4): L94. Bibcode:2002 MNRAS.335L..94B. doi:10.1046/j.1365-8711.2002.05911.x.
  31. ^ Wang, Jiaxi; Engvall, Klas; Holmlid, Leif (1999-01-08). "Cluster KN formación por Rydberg collision complejo estabilización durante la dispersión de un rayo K de superficies zirconia". The Journal of Chemical Physics. 110 2). AIP Publishing: 1212–1220. Bibcode:1999JChPh.110.1212W. doi:10.1063/1.478163. ISSN 0021-9606.
  32. ^ Svensson, Robert; Holmlid, Leif (1992). "Superficie de trabajo muy baja de estados de excitación condensados: Ridberg materia de cesio". Surface Science. 269 –270. Elsevier BV: 695 –699. Bibcode:1992SurSc.269..695S. doi:10.1016/0039-6028(92)91335-9. ISSN 0039-6028.
  33. ^ Aasen, T.H., Zeiner-Gundersen, D.H., Zeiner-Gundersen, S. et al. A Condensed Excited (Rydberg) Matter: Perspectiva y Aplicaciones. J. Clust. Sci. (2021), https://doi.org/10.1007/s10876-021-02031-6, 14 p.
  34. ^ Klavs Hansen (2022). Comment on 'Ultradense protium p(0) and deuterium D(0) and their relation to ordinary Rydberg matter: a review' 2019 Physica Scripta 94, 075005. arXiv:2207.08133.
Más resultados...
Te puede interesar
Tamaño del texto:
undoredo
format_boldformat_italicformat_underlinedstrikethrough_ssuperscriptsubscriptlink
save
cancelcheck_circle