原子物理学:辐射压力与反冲

光施加一定量的压力到一个体:在未来太阳帆可能因而功率空间探针。然而,当光粒子(光子)击中单个分子和敲除的电子,该分子飞向所述光源。现在原子物理学家们发现这是第一次,确认90岁的理论。

早在16世纪,伟大的学者开普勒推测,阳光施加一定的压力,因为他一直观察到来自太阳客场指向彗星的尾巴。 2010年,日本太空探测器伊卡洛斯用于第一次太阳帆,以利用太阳光的力量来获得一点速度。

物理地和直观地,光或辐射的压力可以通过的光的粒子特性来解释:轻颗粒(光子)撞击的主体的原子和在该机构,其因此传送的自己的动量(质量倍速度)的部分变快。

然而,当在20世纪物理学家研究在实验室实验期间在其上敲个别电子从原子的某些波长的光子这种动量转移,它们是由一个令人惊讶的现象满足:的势头喷出电子比的更大光子袭击它。这实际上是不可能的,因为艾萨克·牛顿就已经知道,一个系统内,为每一位力必然存在一个大小相等方向相反的力:反冲,可以这么说。为此,慕尼黑科学家阿诺德索末菲在1930年的结论是,额外的动力喷射电子必须来自它留下的原子。这个原子必须在相反的方向飞行;换句话说,朝向光源。然而,这是不可能的当时可用的仪器进行测量。

九十年后在球队博士生斯文格伦德曼,并从核物理研究所莱因哈德多纳教授的物理学家在测量使用在歌德大学法兰克福研发的COLTRIMS反应显微镜这种影响已经成功的第一次。为此,他们使用的X射线在加速器DESY在汉堡和ESRF在法国格勒诺布尔,为了敲电子从氦和氮分子。他们选择了将要求每个电子只有一个光子的条件。在COLTRIMS反应显微镜,他们能够确定所喷射的电子和带电氦和氮原子,这是所谓的离子,以前所未有的精度的势头。

莱因哈德·道勒教授解释说:“我们不仅能够测量离子的势头,但也看到它,即来了,从顶出电子的反冲如果在这些碰撞实验光子具有低能量,光子动量即可。忽视了理论模型。随着高的光子能量,然而,这会导致不准确。在我们的实验,我们现在已经成功地确定当光子动量可能不再被忽视的能量阈值。我们的实验突破允许我们现在提出了许多更多的问题,比如当能量被两个或两个以上的光子之间分布有什么变化。”

资源 Goethe University Frankfurt. "Atomic physics: Radiation pressure with recoil: Researchers deliver experimental proof for a 90 year-old theory." ScienceDaily. ScienceDaily, 15 June 2020. <www.sciencedaily.com/releases/2020/06/200615140846.htm>.