fizyka atomowa: ciśnienie promieniowania z odrzutu

Już w 16 wieku, wielki uczony Johannes Kepler Postuluje się, że światło słoneczne wywarł pewną presję, jak ogon komety zauważył konsekwentnie wskazywały dala od słońca. W 2010 roku japońska sonda kosmiczna Ikaros używany żagiel słoneczny po raz pierwszy, aby wykorzystać moc światła słonecznego, aby zyskać trochę prędkości.

Fizycznie i intuicyjnie, ciśnienie światła lub promieniowania można wyjaśnić cechy cząstek światła: lekkie cząstki (fotony) uderzanie atomy korpus i przenosi część swojego własnego pędu (masa razy prędkość) do tego ciała, która w ten sposób staje się szybsze.

Jednakże, gdy w fizyków 20 wieku badanych to przeniesienie pędu w laboratorium w trakcie doświadczeń prowadzonych na fotony o pewnych długościach fali które rozbiły pojedyncze elektrony z atomów zostały spełnione przez zaskakujące zjawisko: pęd wysunięta elektronowej większej niż z foton, który go uderzył. Jest to właściwie niemożliwe, ponieważ Isaac Newton został wiadomo, że w ramach systemu dla każdej siły musi istnieć równą ale przeciwną siłę: odrzut, że tak powiem. Z tego powodu, Monachium naukowiec Arnold Sommerfeld zawarta w 1930 roku, że dodatkowy pęd wyrzucony elektron musi pochodzić z atomu to w lewo. Atom ten musi lot w kierunku przeciwnym; Innymi słowy, w kierunku źródła światła. Było to jednak niemożliwe, aby zmierzyć się z instrumentów dostępnych w tym czasie.

Dziewięćdziesiąt lat później fizycy w zespole doktoranta Sven Grundmann i profesora Reinharda Dörner z Instytutu Fizyki Jądrowej udało się po raz pierwszy w pomiarze tego efektu przy użyciu mikroskopu reakcji COLTRIMS opracowanego na Uniwersytecie Goethego we Frankfurcie. W tym celu wykorzystywane są promienie rentgenowskie w DESY przyspieszaczy w Hamburg i ESFR we francuskim Grenoble, aby wybić elektrony helu i azotu cząsteczek. wybrali warunki, które wymagają tylko jednego fotonu za elektronu. W mikroskopie reakcji COLTRIMS, byli w stanie określić, tempa wyrzucanych elektronów i naładowanych atomów helu i azotu, które są nazywane jonów, niespotykaną precyzją.

Profesor Reinhard Dörner wyjaśnia: „Byliśmy w stanie nie tylko do pomiaru tempa jonu, ale również zobaczyć, skąd pochodzi, a mianowicie z odrzutu wyrzucony elektron Jeśli fotony w tych eksperymentach kolizji mają niską energię, pęd fotonu może być. zaniedbane do modelowania teoretycznego. Dzięki wysokiej energii fotonów, jednak prowadzi to do braku precyzji. w naszych eksperymentach, mamy teraz udało się określenia progu energii dla kiedy pęd fotonu nie mogą być zaniedbane. Nasz eksperymentalny przełom pozwala nam obecnie stwarzają wiele więcej pytań, takich jak to, co się zmienia, gdy energia jest rozdzielana pomiędzy dwoma lub większą liczbą fotonów „.