使用“几乎不可思议的快速”测量,研究人员发现泡沫加速能量转移

抽象泡沫

超快速激光器的实验显示了各周围的气泡可以加速能量转移。(抽象艺术家的概念。)

调查结果可以帮助进一步了解生物组织如何对辐射暴露的反应。

能量通过一系列过程流过原子或分子的系统,例如转移,排放或腐烂。您可以将其中一些细节视为将球(能量)传递给别人(另一个粒子),除了通过比眨眼更快地发生,因此快速地迅速地迅速地理解了交换的细节。想象一下,在繁忙的房间里发生同样的交流,其他人撞到了你,通常会复杂化和减慢通过。然后,想象一下,如果每个人都退缩,并为传递创造一个安全的泡沫,因此将是一个安全的泡沫。

科学家的国际合作,包括Uconn物理学教授诺拉Berrah和博士后研究员和领导作者亚伦拉弗学院,目睹了这种泡沫介导的两个氦原子之间的增强,使用超速激光器。他们的结果现已发布物理评论X.

Laforge表示,测量原子之间的能量交换需要几乎不可思议的快速测量。

“需要较短时间尺度的原因是,当您查看微观系统时,如原子或分子,它们的运动非常快,大致在飞秒的顺序上(10-15s),这是移动几埃的时间(10-10M),“Laforge说。

Laforge解释了这些测量通过所谓的自由电子激光器进行,其中电子加速到几乎光速,然后使用一组磁体,电子被迫波动,这导致它们释放光的短波长爆发。“通过超快激光脉冲,您可以尝试解决一个过程来弄清楚发生的东西有多快或速度,”Laforge说。

实验的第一步是启动该过程,说Laforge:“物理学家探测和扰乱系统,以便通过采取快速快速的反应来测量其响应。因此,基本上,我们的目标是制造动态的分子电影。在这种情况下,我们首先在氦纳米杆上形成两个泡沫的形成。然后,使用第二个脉冲,我们确定他们能够互动的速度。“

通过第二激光脉冲,研究人员测量气泡的相互作用:“在激动两个原子之后,在原子周围形成两个气泡。然后,原子可以彼此移动和相互作用,而无需推动周围的原子或分子,“Laforge说。

氦纳米杆用作模型系统,因为氦是周期表中最简单的原子之一,这是一个重要的考虑因素。尽管在纳米射线中有大约有大约一百万的氦原子,但是电子结构相对简单,并且相互作用更容易阐明系统中的较少元件以解释。

“如果你去更复杂的系统,事情会变得更加复杂。例如,甚至液态水也很复杂,因为分子本身可以相互作用,或者它可以与其邻近的水分子相互作用,“Laforge说。

随着泡沫形成和随后的动态,研究人员观察了激发原子之间的能量转移或腐烂,其比以前预期的速度快于以前的速度 - 至400 femtoseconds。首先,他们有点困惑如何解释这种快速的过程。他们接近理论物理学家同事,他们可以执行最先进的模拟以更好地了解问题。

以下是一种实时理论模拟液氦中的两个泡泡包封的激发氦原子的合并。

“我们调查的结果尚不清楚,但与理论家的合作使我们能够指导并解释这种现象,”Laforge说。

他指出,研究的令人兴奋的方面是我们可以进一步推动信封,了解这些超快过程的基本原理,并为新的研究铺平了道路。大型创新是能够创造一种衡量小飞秒甚至AtosoSecond的交互的手段(10-18s)时间尺度。“当你能够表现一个相当基本的实验时,它真的有价值,这些实验也可以应用于更复杂的东西,”Laforge说。

观察到的方法称为用于间隙库仑衰减(ICD),并且是用于分享和转移能量的原子或分子的重要手段。气泡增强了过程,展示了环境如何改变过程发生的速度。由于ICD在生物组织如何对辐射暴露的反应方面发挥着重要作用 - 通过创造可能继续在组织内造成损伤的低能量电子 - 这些发现具有生物重要性,因为它可能在其他流体中形成类似的气泡,像水,和其他分子如蛋白质。

“了解微观规模的能量转移时间尺度对众多科学领域至关重要,例如物理,化学和生物学。yabovip2021yabo124最近的激烈发展,超快激光技术允许与前所未有的细节进行时间解决的调查,开辟了丰富的新信息和知识,“Berrah说。

A. C. Laforge等人的参考:“量子流体动力学诱导的超快共振谐振基库衰减”,4月12日,12月12日,物理评论X.
DOI:10.1103 / physrevx.11.021011

是第一个评论关于“使用”几乎不可思议的快速“测量,研究人员发现泡沫加速能量转移”

发表评论

电子邮件地址是可选的。如果提供的话,您的电子邮件不会发布或共享。