Indfangning af elektroner i rummet

Interstellare skyer er fødestedet for nye stjerner, men de spiller også en vigtig rolle i livets oprindelse i universet gennem områder med støv og gas, hvori kemiske forbindelser dannes. Forskergruppen, molekylære systemer, ledet af ERC -prisvinder Roland Wester ved Institut for ionfysik og anvendt fysik ved universitetet i Innsbruck, har sat sig til opgave at bedre forstå udviklingen af ​​elementære molekyler i rummet. "Kort sagt, vores ionfælde giver os mulighed for at genskabe forholdene i rummet i vores laboratorium, " forklarer Roland Wester. "Dette apparat giver os mulighed for at studere dannelsen af ​​kemiske forbindelser i detaljer." Forskerne, der arbejder med Roland Wester, har nu fundet en forklaring på, hvordan negativt ladede molekyler dannes i rummet.

En idé bygget på teoretiske fundamenter

Før opdagelsen af ​​de første negativt ladede kulstofmolekyler i rummet i 2006, det blev antaget, at interstellare skyer kun indeholdt positivt ladede ioner. Siden da, det har været et åbent spørgsmål, hvordan negativt ladede ioner dannes. Den italienske teoretiker Franco A. Gianturco, som har arbejdet som videnskabsmand ved universitetet i Innsbruck i otte år, udviklede for nogle år siden en teoretisk ramme, der kunne give en mulig forklaring. Eksistensen af ​​svagt bundne stater, såkaldte dipolbundne tilstande, bør forbedre vedhæftningen af ​​frie elektroner til lineære molekyler. Sådanne molekyler har et permanent dipolmoment, som styrker interaktionen i en relativt stor afstand fra den neutrale kerne og øger fangsthastigheden af ​​frie elektroner.

Observation af dipolbundne tilstande i laboratoriet

I deres eksperiment, Innsbruck -fysikerne skabte molekyler bestående af tre carbonatomer og et nitrogenatom, ioniserede dem, og bombarderede dem med laserlys i ionfælden ved ekstremt lave temperaturer. De ændrede kontinuerligt lysets frekvens, indtil energien var stor nok til at skubbe en elektron ud af molekylet. Albert Einstein beskrev denne såkaldte fotoelektriske effekt for 100 år siden. En grundig analyse af måledataene fra den tidlige forsker Malcolm Simpson fra ph.d.-uddannelsen, atomer, lys og molekyler ved universitetet i Innsbruck kaster endelig lys over dette svært at observere fænomen. En sammenligning af dataene med en teoretisk model gav endelig et klart bevis på eksistensen af ​​dipolbundne tilstande. "Vores fortolkning er, at disse dipolbundne tilstande repræsenterer en slags døråbner til binding af frie elektroner til molekyler, dermed bidrage til skabelsen af ​​negative ioner i rummet, "siger Roland Wester." Uden dette mellemliggende trin, det ville være meget usandsynligt, at elektroner rent faktisk ville binde til molekylerne. "