Na saite Astrometriya Astronomicheskie instrumenty Astronomicheskoe obrazovanie Astrofizika Istoriya astronomii Kosmonavtika, issledovanie kosmosa Lyubitel'skaya astronomiya Planety i Solnechnaya sistema Solnce

Protivoestestvennaya svyaz' ili molekula ... bez elektronov.
25.06.2003 23:10 | E. E. Onishenko/scientific.ru

Iz-za sushestvovaniya kulonovskogo ottalkivaniya mezhdu zaryadami odnogo znaka v prirode ne mogut sushestvovat' molekuly iz odnih tol'ko polozhitel'no zaryazhennyh yader. Rossiiskie i amerikanskie fiziki reshili vospolnit' takoe "upushenie" i predlozhili sposob, kak uderzhat' vmeste polozhitel'no zaryazhennye yadra i sozdat' molekulu bez elektronov.

Ris. 1. Shematicheskoe izobrazhenie svyazyvaniya dvuh odinakovo zaryazhennyh chastic a - odnomernyi sluchai, lineino polyarizovannoe pole; b - dvumernyi sluchai, cirkulyarno polyarizovannoe pole; c - lovushka, obrazovannaya kombinaciei dvuh lazerov - s lineinoi i cirkulyarnoi polyarizaciei.

Kuhulin, geroi drevneirlandskogo eposa, pered vazhnym boem nablyudal, kak ego protivnik Ferdiad "sovershal vysoko v vozduhe raznoobraznye, mnogochislennye, blistatel'nye, udivitel'nye priemy lovkosti". Ne sorevnuyas' s epicheskimi geroyami, kazhdyi iz nas mozhet poprobovat' prodemonstrirovat' "priem lovkosti", popytavshis' kak mozhno dol'she uderzhat' karandash ili lyubuyu dlinnuyu palochku na konchike pal'ca. Hotya palochka nahoditsya v polozhenii neustoichivogo ravnovesiya, za schet "kompensiruyushih" dvizhenii pal'ca v principe mozhno uderzhivat' ee dostatochno dolgo. S obraza cirkacha, uderzhivayushego palochku na konchike pal'ca, i nachinaetsya stat'ya, posvyashennaya obrazovaniyu molekul bez elektronov [1].

Otlichie idei fizikov iz MGU i universiteta Vaterloo sostoit v tom, chto oni predlagayut "svyazyvat'" zaryady odnogo znaka (yadra bez elektronov), i uderzhat' ih kak raz v osnovnom za schet dinamicheskih popravok k effektivnomu potencialu. Shematicheski princip sozdaniya "iskustvennoi molekuly" illyustriruet ris.1; uproshenno mozhno predstavit' sebe proishodyashee tak. Chasticy nahodyatsya "lovushke", sozdannoi elektricheskimi polyami dvuh lazerov - lineino polyarizovannym (vdol' odnoi osi) i cirkulyarno polyarizovannym (v perpendikulyarnoi etoi osi ploskosti). Bystro dvizhushayasya po traektorii, opredelyaemoi bystro oscilliruyushim elektricheskim polem, legkaya chastica (principial'no vazhno, chtoby dva svyazyvaemyh vmeste yadra imeli raznoe otnoshenie zaryada k masse) kak by okruzhaet bolee tyazheluyu chasticu "zaryazhennym cilindrom", chto meshaet toi priblizit'sya k stenke cilindra (v etom sluchae na nee deistvuyut neskompensirovannye kulonovskie sily, stremyashiesya vernut' ee v centr oblasti). Pravda, izobrazhennaya uproshennaya shema ne v sostoyanii otrazit' klyuchevogo momenta predlozheniya uchenyh, tak kak tol'ko usrednennyi po vremeni potencial ne v sostoyanii uderzhat' yadra vmeste (sm. ris. 2a).

Ris. 2. a - veroyatnost' naiti chasticy, lokalizovannye v malom nachal'nom ob'eme lovushki, v sluchae chisto kulonovskogo vzaimodeistviya (Coulomb explosion), usrednennogo po vremeni potenciala (UKH) i pri uchete dinamicheskih popravok (Full calc.) pri opredelennyh parametrah lazernyh polei; b - d - sostoyanie metastabil'noi sistemy posle 400 fs; cveta oboznachayut fazu volnovogo paketa, yarkost' - amplitudu.

Issledovateli dlya primera rassmotreli vozmozhnost' sozdaniya "molekuly" HD²⁺, sostoyashei iz protona i deitrona (yadra atoma deiteriya). Raschety pokazyvayut, chto pri sootvetstvuyushem podbore dlin voln i moshnostei lazerov okazyvaetsya vozmozhnym dovol'no dolgo - sotni femtosekund - uderzhivat' proton i deitron vmeste. Dlya togo, chtoby obespechit' sushestvovanie takogo otnositel'no dolgozhivushego metastabil'nogo sostoyaniya HD²⁺, trebuetsya primenenie dostatochno moshnyh femtosekundnyh lazerov - plotnost' moshnosti izlucheniya v oblasti lovushki dolzhna byt' poryadka 10¹⁸ Vt/sm². V nastoyashee vremya takie plotnosti moshnosti uzhe dostizhimy (sm., naprimer, nashu novost' o "nastol'noi" fizike vysokih energii ), tak chto sozdanie "bezelektronnyh molekul", vozmozhno, uzhe ne za gorami.

Vozmozhnost' sozdaniya "molekul" iz yader v sochetanii s vozmozhnostyami femtosekundnoi lazernoi tehniki voobshe otkryvaet dovol'no zamanchivuyu perspektivu kontroliruemym s subfemtosekudnoi tochnost'yu obrazom organizovat' vysokoenergetichnye stolknoveniya yader.

1. Olga Smirnova, Michael Spanner, Misha Ivanov. Phys.Rev.Lett., v.90, 243001 (2003).