Hành trình Khoa học, Không gian và Thời gian!
Ánh sáng tác động một lượng áp lực nhất định lên cơ thể: cánh buồm mặt trời có thể cung cấp năng lượng cho tàu thăm dò không gian trong tương lai. Tuy nhiên, khi các hạt ánh sáng (photon) chạm vào một phân tử riêng lẻ và đánh bật một electron, phân tử đó bay về phía nguồn sáng. Các nhà vật lý nguyên tử hiện đã quan sát điều này lần đầu tiên, xác nhận một lý thuyết 90 năm tuổi.
Ánh sáng tác động một lượng áp lực nhất định lên cơ thể: cánh buồm mặt trời có thể cung cấp năng lượng cho tàu thăm dò không gian trong tương lai. Tuy nhiên, khi các hạt ánh sáng (photon) chạm vào một phân tử riêng lẻ và đánh bật một electron, phân tử đó bay về phía nguồn sáng. Các nhà vật lý nguyên tử tại Đại học Goethe lần đầu tiên đã quan sát điều này, xác nhận một lý thuyết 90 năm tuổi.
Ngay từ thế kỷ 16, học giả vĩ đại Julian Kepler đã cho rằng ánh sáng mặt trời gây áp lực nhất định, vì đuôi của sao chổi mà ông quan sát thấy luôn luôn hướng ra khỏi mặt trời. Vào năm 2010, tàu thăm dò không gian của Nhật Bản, Ikaros lần đầu tiên sử dụng một chiếc thuyền buồm mặt trời để sử dụng sức mạnh của ánh sáng mặt trời để đạt được một chút tốc độ.
Về mặt vật lý và trực giác, áp lực của ánh sáng hoặc bức xạ có thể được giải thích bằng đặc tính hạt của ánh sáng: các hạt ánh sáng (photon) tấn công các nguyên tử của cơ thể và truyền một phần động lượng của chính chúng (tốc độ khối lượng) lên cơ thể đó, do đó trở nên nhanh hơn.
Tuy nhiên khi vào thế kỷ 20, các nhà vật lý đã nghiên cứu sự truyền động lượng này trong phòng thí nghiệm trong các thí nghiệm về các photon có bước sóng nhất định đánh bật các electron riêng lẻ ra khỏi nguyên tử, chúng đã gặp một hiện tượng đáng ngạc nhiên: động lượng của electron bị đẩy ra lớn hơn so với photon đánh nó. Điều này thực sự là không thể – vì Isaac Newton đã biết rằng trong một hệ thống, đối với mọi lực lượng phải tồn tại một lực bằng nhau nhưng ngược lại: độ giật, có thể nói như vậy. Vì lý do này, nhà khoa học Munich, Arnold Sommerfeld, đã kết luận vào năm 1930 rằng động lượng bổ sung của electron bị đẩy ra phải đến từ nguyên tử mà nó để lại. Nguyên tử này phải bay theo hướng ngược lại; nói cách khác, hướng về nguồn sáng. Tuy nhiên, điều này là không thể đo lường với các công cụ có sẵn tại thời điểm đó.
Chín mươi năm sau, các nhà vật lý trong nhóm nghiên cứu sinh tiến sĩ Sven Grundmann và Giáo sư Reinhard Dörner từ Viện Vật lý hạt nhân đã lần đầu tiên thành công trong việc đo hiệu ứng này bằng kính hiển vi phản ứng COLTRIMS được phát triển tại Đại học Goethe Frankfurt. Để làm như vậy, họ đã sử dụng tia X tại các máy gia tốc DESY ở Hamburg và ESRF ở Grenoble của Pháp, để đánh bật các electron ra khỏi các phân tử helium và nitơ. Họ đã chọn các điều kiện chỉ cần một photon cho mỗi electron. Trong kính hiển vi phản ứng COLTRIMS, họ có thể xác định động lượng của các electron bị đẩy ra và các nguyên tử helium và nitơ tích điện – được gọi là các ion – với độ chính xác chưa từng có.
Giáo sư Reinhard Dörner giải thích: “Chúng tôi không chỉ có thể đo động lượng của ion mà còn nhìn thấy nó đến từ đâu – cụ thể là từ độ giật của electron bị đẩy ra. Nếu các photon trong các thí nghiệm va chạm này có năng lượng thấp, động lượng photon có thể Tuy nhiên, với các năng lượng photon cao, điều này dẫn đến việc không chính xác. Trong các thí nghiệm của chúng tôi, giờ đây chúng tôi đã thành công trong việc xác định ngưỡng năng lượng khi mà động lượng photon có thể không còn bị bỏ qua. còn nhiều câu hỏi nữa, chẳng hạn như những gì thay đổi khi năng lượng được phân phối giữa hai hoặc nhiều photon. “
Nguồn truyện:
Tài liệu được cung cấp bởi Đại học Goethe Frankfurt . Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa cho kiểu dáng và độ dài.
Tạp chí tham khảo :