física atómica: pressão de radiação com recuo

Já no século 16, o grande estudioso Johannes Kepler postulou que a luz solar exercida uma certa pressão, como a cauda dos cometas ele observou consistentemente apontado para longe do sol. Em 2010, o japonês sonda espacial Ikaros utilizado um sol vela pela primeira vez, a fim de usar o poder da luz solar para ganhar um pouco de velocidade.

Fisicamente e intuitivamente, a pressão de luz ou radiação pode ser explicada pela característica de partícula de luz: partículas de luz (fotões) atacar os átomos de um corpo e transferir uma parte do seu próprio impulso (massa vezes a velocidade) para que o corpo, que assim torna-se mais rápido.

Contudo, quando nos físicos do século 20 estudou esta transferência de quantidade de movimento no laboratório durante as experiências em fotões de certos comprimentos de onda que batido electrões individuais a partir de átomos, eles foram recebidos por um fenómeno surpreendente: a quantidade de movimento do ejectado de electrões foi maior do que a do fóton que a feriu. Esta é realmente impossível, já que Isaac Newton tem sido conhecido que dentro de um sistema, por cada força deve existir um igual e oposta força: o recolhimento, por assim dizer. Por esta razão, a Munich cientista Arnold Sommerfeld concluiu em 1930 que a dinâmica adicional do ejetado elétron deve vir do átomo deixou. Este átomo deve voar na direcção oposta; em outras palavras, em direção à fonte de luz. No entanto, isso era impossível medir com os instrumentos disponíveis na época.

Noventa anos depois, os físicos na equipe de doutorando Sven Grundmann e Professor Reinhard Dörner do Instituto de Física Nuclear conseguiram, pela primeira vez em medir esse efeito usando o microscópio reação COLTRIMS desenvolvido na Universidade Goethe de Frankfurt. Para isso, usaram raios-X no DESY aceleradores em Hamburgo e ESRF em francês Grenoble, de forma a bater electrões de moléculas de hélio e de azoto. Eles selecionaram condições que exigem apenas um fóton por elétron. No microscópio reacção COLTRIMS, eles foram capazes de determinar a quantidade de movimento dos electrões ejectado e os átomos de hélio e de azoto carregado, que são chamados iões, com precisão sem precedentes.

Professor Reinhard Dörner explica: "Nós não só foram capazes de medir o impulso do ion, mas também ver de onde veio, ou seja, a partir do recuo do elétron ejetado Se fótons nestes experimentos de colisão tem baixo consumo de energia, o momento do fóton pode ser. negligenciado por modelagem teórica. com energias alta fótons, no entanto, isso leva a imprecisão. em nossos experimentos, nós já conseguiram determinar o limiar de energia para quando o momento do fóton já não podem ser negligenciados. Nossa descoberta experimental que nos permite representar agora muitos mais perguntas, como o que muda quando a energia é distribuída entre dois ou mais fótons ".