置顶新闻

<p>马克斯普朗克核物理研究所在冷却前不久的CRS存储环:在这种独特的仪器中,分子离子被冷却到零下263摄氏度并在极低压力下被送到354米长的轨道上以研究天体化学过程及其量子力学原理马克斯普朗克核物理研究所的研究人员在低温存储环中进行了初步实验</p><p>低温存储环可以在实验室中再现太空中的化学条件现在,研究人员现在更容易研究地球上的空间化学在海德堡的马克斯普朗克核物理研究所(MPIK)已经在一个独特的超冷分子静电存储环中进行了初步实验,其中它们再现了太空中发现的条件</p><p>经过几年的开发和建造存储环,物理学家现在第一次保持带负电荷的分子 - hydroxi确切地说,离子(OH-)在环上的轨道上只有绝对零度和非常低的压力几度,并且他们也开始尝试使用颗粒CSR(低温储存环)现在可以让他们调查实验室中星际云的化学反应以及对分子“内部动力学”的基本见解空间中的低温并不能为化学反应提供理想的条件,化学反应通常会更好地进行,或者有时只进行一点点然而,在太空中已经发现了超过180个分子有可能甚至在那里形成了生命的基本构件,然后可能在彗星上被带到地球天体物理学家因此不是唯一有兴趣知道化学过程如何星际云进行很明显,这些跟随完全不同的地球化学路线马克斯普朗克研究所的科学家们因此,核物理学现在想要使用CSR来研究实验室中的天体化学过程,他们已经在雷霍沃特/以色列的Weizmann研究所的研究人员的帮助下实现了很多实验技能,并且需要一点耐心</p><p>在实验室中模仿太空条件:将储存环冷却至零下263摄氏度需要将近三周时间,即仅比绝对零度高几度</p><p>在此过程中,压力降至10-13毫巴以下</p><p>初步估计;这不到正常气压十亿分之一的1000万分之一,即1000毫巴</p><p>很难准确测量这样的低压“纯静电离子光学系统,极低的压力和极低的温度使得甚至可以存储在环中极低量子态的非常大的分子离子,“领导CSR发展的罗伯特·冯·哈恩如何总结其最重要的特征在星际温度轨道上运行10分钟研究人员创造了这些奇特的条件后不久在企业社会责任方面,他们成功地在环上制造了带有惰性气体氩圈的带正电离子</p><p>这些测试为第一个实验提供了绿灯:“我们在离子源中制备了氢氧根离子,将它们注入CSR并将其保留在那里在轨道上超过十分钟 - 这本身已经取得了成功,“实验者和参与开发CSR的人之一Andreas Wolf解释道</p><p> “但当然我们想知道它们是否真的冷却到星际空间中的温度”在一个大的外部真空室中,铜带将循环冷却管的低温转移到内部真空室,离子在其中移动他们的轨道是为了将CSR存储环中的分子冷却到绝对零度以上几摄氏度这是可调谐激光发挥作用的地方它的光束撞击储存的氢氧根离子(OH-),导致它们失去电子OH自由基形状和 - 由于它们没有电荷 - 它们离开轨道并着陆在探测器上激光的颜色导致这种情况发生,这表明OH-离子在被击中时所占据的能量水平,即内部能量的多少它在它吸收激光能量之前就已经存在了 对数据的初步评估表明,不仅OH-离子的内部振荡尽可能地停止,而且它们的旋转 - 表明分子在它们存储期间确实达到了星际温度</p><p>企业社会责任“看起来非常像我们的新'机器'满足所有期望,”马克斯普朗克核物理研究所存储与冷却离子部门主任克劳斯布拉姆说道“因此,企业社会责任将能够在海德堡研究所的ASTROLAB集团负责人Holger Kreckel补充说,超冷存储环的目的是什么</p><p>星际云中的粒子密度非常低</p><p>温度下降非常接近绝对零度,低至10开尔文,即零下263摄氏度</p><p>这就是为什么星际化学与地球上的那些完全不同的路径在可比条件下进行实验对于理解如何星际分子能够形成并存活研究人员已经确定了带电分子,分子离子和中性原子和分子之间的过程是空间分子多样性的关键</p><p>大多数自由分子离子具有极强的反应性,这就是为什么它们可以存在的原因仅在极端真空中的较长时间分子的内部动力学由其原子核和电子的量子动力学决定</p><p>与其他分子,光或热辐射的相互作用可以激发分子内的原子并触发化学反应或引起分子发光对分子过程的敏感观察,如ar可能在CSR中,从而提供对分子内亚微观多粒子量子动力学的洞察,正是这些形成化学基础的一个超冷存储环在内部真空室内,每个16个单元四个电极产生静电场,使离子保持在轨道上MPIK的低温存储环(CSR)是这种类型实验的新型独特工具离子束存储在极低真空中,由低温产生</p><p> CSR也适用于存储重分子,甚至是几个分子的簇</p><p>在它们通过存储环的354米电路上,它们通过四个直接的相互作用部分,在那里它们与其他原子粒子碰撞或被激光激发在直线部分,功能强大的检测仪器还提供单个分子反应过程的数据</p><p>只有纯静电离子光学器件才能用于非常重的摩尔的实验ecules或cluster;合适的磁偏转系统必须具有巨大的尺寸与磁系统中的设置不同,偏转和聚焦静电单元位于真空室内</p><p>系统总共使用16个四极单元进行光束聚焦和16个偏转单元真空必须比其他离子存储环好得多:在CSR中,密度必须比大气中的密度小1016倍,对应于低于10-13 mbar的压力</p><p>CSR中离子束周围的真空室温度为约零下263摄氏度温度甚至更低,在环内分布的28个点(接近零下271摄氏度),以便冻结冷表面上最易挥发的气体冰箱分配液氦(最初处于超流体状态)在管道系统中缠绕环几次根据洋葱皮原理,内墙屏蔽地面热辐射到零下230摄氏度或零下180摄氏度所有这一切都发生在一个外部真空系统 - 绝缘真空,防止任何热量传导到外部机械设计由低温温度要求决定几乎所有材料在寒冷中收缩 - 一个当从20摄氏度冷却到-263摄氏度时,一米长的不锈钢管大约3毫米柔性金属波纹管将组件分离,离子光学元件的所有组件分别固定在混凝土基座上来源:马克斯普朗克研究所图像: