Nowa wersja tabeli okresowej może zmienić sposób, w jaki mierzymy czas

Alternatywna okresowa tabela elementów, koncentrując się na wysoce załadowanych jonach, ujawnia nową naukę, która może wspierać zapotrzebowanie na dokładniejsze optyczne zegarki atomowe.

Według jednego Nowa wersja stolika okresowego elementów przewidywanych setek wysoko załadowanych jonów, które można użyć do stworzenia Nowa generacja optycznych zegarków atomowych.

A, wynalezione przez Dmitri Mendeleev W 1869 roku grupuje 118 Elementy chemiczne znane według ich właściwości chemicznych. Ponieważ pierwiastki w tych samych częściach stolika okresowej mają podobne cechy, święce to pozwoliło na chemikalia Zidentyfikuj luki w tabeli przez dziesięciolecia I od tego czasu pomogło to Odkryj elementy, aby je wypełnić.

Tabela działa bardzo dobrze w przypadku chemikaliów w ogóle, ale dla niektórych fizyków, którzy są bardziej zainteresowani znalezieniem i używaniem jonów o wysokiej energii, nie wykonują żądanej pracy. Te cząstki są używane w Lasery X -Kraje, w terapii nowotworów w osoczu w celu przetestowania podstawowych teorii fizyki i zegarków optycznych.

„Chcieliśmy szukać wysoko załadowanych jonów dla zegarków atomowych, aby były znacznie bardziej stabilne i dokładne” – mówi Chunhai Lyuz Maxa Plancka Institute of Nuclear Physics w Heidelberg w Niemczech.

Atomy składają się z jądra zawierającego protony i neutronów, z elektronami ułożonymi w warstwach i sub -oznaczonych poza jądrem. W atomie istnieje równa liczba protonów z dodatnimi ładunkami i elektronami o ładunku ujemnym. Ale atomy mogą wygrać lub stracić elektrony, tworząc załadowany. Atom, który traci wiele elektronów, staje się jonem wysoce naładowanym.

Oryginalna tabela okresowa jest uporządkowana zgodnie z liczbą protonów istniejących w atomie każdego elementu. Zamiast tego Lyu i jego koledzy zorganizował według liczby elektronów w jonach. Gdy atom elementu traci jeden lub więcej elektronów, może mieć taką samą liczbę elektronów jak atom innego elementu, co oznacza, że ​​każda tabela w tabeli może zawierać kilka elementów, które mają tę samą konfigurację elektronów, mówi Lyu.

Wynik to tabela, w której każda linia reprezentuje warstwę elektronów, a każda kolumna reprezentuje subtelnik. . układ pozwolił Lyu i jego koledzy przewidywać to, co jest znane Zabronione przejścia.

Jeśli atom pochłania energię – na przykład podczas zderzenia z innym atomem – elektrony mogą przesuwać się z jednej warstwy lub przesłać do drugiej. Zgodnie z teorią kwantową niektóre z tych przejść są znacznie bardziej prawdopodobne niż inne, w zależności od warstw, w których elektrony zaczynają się i kończą.

Ale istnieją również rzadkie i niezwykłe przejścia, które nie są ściśle niemożliwe, tylko wysoce mało prawdopodobne i powolne. Są to znane jako Zabronione przejścia A ponieważ trwają dłużej, są bardzo stabilne, co czyni je idealnymi do rzutowania optycznych zegarków atomowych.

Lyu i jego koledzy użyli swojego stołu do przewidywania istnienie 700 jonów o wysokiej załadowaniu Można to wykorzystać do tych przejść w celu stworzenia dokładniejszych optycznych zegarków atomowych.

Mark Leachchemik, który utrzymuje bazę danych online Okresowe tabele i kieruje usługą konsultingową chemiczną Meta-syntezastwierdza, że ​​mogą istnieć wszystkie te zabronione przejścia.

Teraz, gdy przejścia zostały teoretycznie przewidziane, mówi Lyu, możliwe jest dostosowanie energii wiązki elektronowej do zderzenia z atomami i wygenerowanie pożądanej wysokiej energii ião i utrzymanie jej w tym stanie zabronione Lasery.

Ian można następnie zmierzyć eksperymentalnie z conceoskopią, aby dowiedzieć się więcej o strukturze energetycznej elektronów, które obracają się wokół jądra i pracownika, aby zbudować jeszcze dokładniejsze zegarki atomowe, mówi Lyu.

Zegary te mogą pomóc w nawigacji statku kosmicznego odległej od ziemi, pomóc satelitach koordynujących, testować Albert Einstein teoria względności i obsługują sieci komunikacyjne kwantowe.

„Jest to dalekie od głównej idei stolika okresowego. Jest to konfiguracja bardzo zjonizowanych elementów ”, mówi Guillermo Restrepoz Maxa Plancka Institute of Mathematics in the Sciences, w Lipsku w Niemczech. „Ale odkryli interesujące i zabronione przejścia, które otwierają Nowa ścieżka do poprawy zegarków atomowychco jest naprawdę ważne. „