Kollisioner med elektroner afkøler molekylære ioner

Et ensomt molekyle, der er fri i et koldt rum, vil afkøle ved at bremse dets rotation - det vil spontant miste sin rotationsenergi i kvanteovergange, typisk kun én gang i mange sekunder. Denne proces kan accelereres, bremses eller endda vendes ved kollisioner med omgivende partikler.

I et eksperiment på ultrakoldelagringsringen CSR målte forskere fra MPI for Nuclear Physics hastigheden af ​​kvanteovergange på grund af møder mellem molekyler og elektroner ved at bringe isolerede, ladede molekyler i kontakt med elektroner under kontrollerede forhold ved omkring 26 Kelvin. Således kunne de gøre denne hastighed - kun kendt af komplekse beregninger indtil videre - høj nok til endelig at blive kvantitativt bestemt i et eksperiment.

Forskerne undersøgte besættelsen af ​​kvanteenerginiveauer i methylidenioner (CH ⁺ ) ved laserspektroskopi under op til 10 minutters opbevaring. Da de spontane kvanteovergange genererer elektromagnetisk stråling, er de også forbundet med sortlegeme-excitation af molekylerne. Elektronerne konkurrerer således med de allestedsnærværende strålingsinteraktioner for at bestemme besættelsen af ​​rotationskvanteniveauer i kolde molekyler. Derfor er elektron-inducerede hastigheder af kvanteniveauændringer afgørende for at analysere de svage signaler fra molekyler i rummet, detekteret af radioteleskoper, eller til at forudsige niveauafhængig kemisk reaktivitet i fortyndede, kolde plasmaer. Forskningen er publiceret i Physical Review Letters . + Udforsk yderligere

Brug af ioner til at finde molekyler