2008-03-23

Atomi fără nucleu?



Categorie: Fizica
Postată de: Adrian Buzatu

Referitor la atom, aţi auzit probabil că se poate obţine nucleul atomului fără electroni (ionizare totală). Dar aţi auzit despre a obţine întregul nor de electroni fără nucleu? Ei bine, aceasta poate deveni realitate în viitorul apropiat, atunci când se vor construi lasere foarte intense, cu durata unui puls de aproximativ zece attosecunde, spune PhysOrg.

Laserele cele mai performate din prezent au durata pulsului de ordinul femtosecundei, adică o milionime de miliardime de secundă, interval de timp aşa de scurt încât lumina parcurge o distanţă aproxomativ egală cu cea a unul şir de o mie de atomi. Însă laserele viitorului vor avea pulsuri încă şi mai scurte, de aproximativ câteva attosecunde, timp în care lumina parcurge aproximativ lungimea a doar câţiva atomi, căci o attosecundă este de o mie de ori mai scurtă decât o femtosecundă. Tot într-o attosecundă, un electron dintr-un atom de hidrogen parcurge mai puţin de 4% din orbita sa.

Înţelegem atunci de ce dacă transportăm brusc toţi electronii dintr-un atom într-o attosecundă electronii sunt practic în aceeaşi configuraţie în care se găseau când a lovit laserul. Desigur, apoi electronii se vor respinge unul pe altul prin forţa electrică şi ei se vor împrăştia care încotro. Dar din modul în care o vor face, oamenii de ştiinţă vor putea să reconstruiască poziţia lor iniţială în afara nucleului, iar cum aceasta este aproape aceeaşi cu poziţia iniţială în nucleu, ei vor putea studia precis mişcarea electronilor în atomi şi să testeze dacă ea corespunde cu adevărat predicţiilor teoriei electromagnetice.

Studiul a fost efectuat de doi cercetători de la Universitatea Fribourg, Germania, anume John Briggs şi Darko Dimitrovski şi a fost publicat în New Journal of Physics 10  (2008) 025013.

Cât de aproape suntem de a construi un astfel de laser? A fost dezvoltată deja metoda de construire a unui laser cu puls de câteva attosecunde, dar mai este nevoie ca teste experimentale să confirme construcţia şi măsurarea intervalului pulsului. Cu aceste noi lasere, dinamica electronilor va fi înteleasă mult mai bine nu doar în atomi şi ioni, ci şi în molecule. Iar înţelegerea mai bună a moleculelor va putea duce la înţelegere mai bună e biologiei moleculare, iar aceasta ar putea duce la progres medical.  

Comentarii

  • March 29, 2008, 11:41 pm - Adi

    Desigur, adresa de email era adrian [at] stiinta.info

  • March 27, 2008, 11:53 pm - Adi

    Ma bucur ca ti-a placut articolul, Cosmin. :). Imi poti trimite email la adrian [at] stiita.info. Multumesc.

  • March 27, 2008, 6:57 pm - Cosmin

    Este extraordinar, vă mulţumesc. Senzaţional. Adi, îmi poţi comunica cum pot lua legătura cu tine, prin email sau altă sursă? Mulţumesc.

  • March 27, 2008, 8:57 am - Adi

    Mersi Dani, explicatiile tale sunt corecte si aduc o clarificare suplimentara. Eu mereu am spus in ghilimele "atom fara nucleu", in general cand ceva e fara altceva din el, atunci nu mai e acel ceva.

  • March 27, 2008, 5:07 am - Daniel

    Salut Adi,

    Un atom fara nucleu nu inseamna nimic mai mult decat un nor de electroni, deci nu mai poate fi numit atom. Practic tot despre o ionizare totala vorbim, insa autorii prezic pastrarea pachetului de unda al electronilor suficient de mult dupa parasirea nucleului incat sa poata fi masurati, inainte de a se imprastia din cauza fortelor Coulombiene. Ideea cu toate ca e interesanta ridica probleme serioase experimentale.

    @TLP atomii artificiali pe care ii mentionezi, sau punctele cuantice, au o similitudine limitata cu atomii reali. Singurul motiv pentru care sunt numiti atomi artificiali e ca au un spectru energetic discret similar atomilor. Practic nu e vorba decat de o "mana" de electroni confinati in toate cele 3 directii.

  • March 26, 2008, 3:55 am - Adi

    Salut, AdiO. Am folosit ghilimele pentru "atom fara nucleu". Cum il numesti depinde de tine. Cert este ca este posibil sa se poata obtine electronii toti fara nucleu. Desigur ca vor avea o durata efera. Ideea ce am subliniat-o deja si in articol si in comentarii este ca studiind acei electroni poti reconstrui cum erau ei in atom. Desigur ca atomul se distruge, nu are nimic, iei multi atomi si ii studiezi. Sau studiezi molecule de ADN ca doar avem o multime, iei din par, nu e bai ca se distrug. Ideea ce le intelegi cum sunt si apoi stii cum sunt cele din organism.

  • March 26, 2008, 3:35 am - AdiO

    Raspunsul la intrebarea din titlu este evident NU in ciuda intentiei autorului care inclina spre da.
    Proprietatea fundamentala a atomului este tocmai stabilitatea sistemului nucleu-invelis electronic, proprietate ce se pierde in urma interactiei brutale cu laserul de mare putere asa incat asa zisul atom fara nucleu va avea o existenta efemera. Faptul ca se construiesc lasere tot mai puternice e un pas inainte dar nu prea vad aplicabilitatea lor in biologia moleculara datorita efectului profund distructiv pe care il au asupra tintei. Eventual pentru studiul particulelor subatomice ar putea fi important.

  • March 25, 2008, 11:54 pm - Adi

    Da, sunt de acord cu tine, Iulian ...

  • March 25, 2008, 10:30 pm - Iulian

    Bineinteles ca vom intelege mai bine ADN-ul. Dar ma intreb... ar putea fi semnificativ din punct de vedere biologic ceea ce vom afla? Asta-i o intrebare pe care biofizicienii trebuie sa si-o puna tot timpul cand se lasa dusi de val cu astfel de studii cutting-edge. Hai sa spunem ca structura/dinamica electronilor va fi exact asa cum ti-o doresti tu, Adi, sau TLP sau eu insumi. Hai sa incercam sa ne imaginam o astfel de stare care ar contribui la rezistenta ADN-ului in fata radiatiiilor de energie inalta sau, daca nu asta, atunci acea stare in care proteinele din masinaria de reparatie ar recunoaste si/sau repara mai usor ruptura/defectul. Eu n-as putea incepe discutia dar daca vine cineva cu o idee...

  • March 25, 2008, 9:11 pm - Adi

    Nu ma pricep la ADN, dar cred ca nici cercetatorii nu stiu cat de mult conteaza electronii, de aia ii studiaza. Un articol recent tot al lui Dani la Stiinta.info zice ca abia acum poate fi studiat in mod direct norul de electroni ai unei molecule de ADN. Cine stie, poate intelegem mai bine ADN-ul studiindu-i.

  • March 24, 2008, 8:28 pm - Iulian

    Hmm... Stiu ca exista multe laboratoare in lume care se ocupa cu studiul structurii electronice a ADN-ului. Stiu ca se speculeaza asupra importantei acesteia in unele procese biologice si ca se spera construirea de circuite electronice din ADN, dar eu as paria pe masinaria de reparat ADN-ul si nu pe invulnerabilitatea acestuia la radiatii datorita distributiei electronilor in cazul amintit de TLP. Nu cred ca distributia electronilor din ADN-ul acelor organisme l-ar face nici mai rezistent si nici mai predispus recunoasterii rupturii de catre proteinele care se ocupa cu detectarea acelor defecte. Parerea mea.

  • March 24, 2008, 6:48 pm - Adi

    Excelenta observatie, TLP. Chiar avem si noi pe site o serie de articole scrise de Daniel despre calculul cuantic, bazat pe biti cuantici, quantum dots. Personal nu cred ca exista informatie stiintifica nefolositoare. La toate gasim o aplicatie, buna sau rea, mai devreme sau mai tarziu.

  • March 24, 2008, 6:07 pm - TLP

    Un exemplu unde ne poate ajuta intelegerea dinamicii electronilor in biologie: pozitionarea electronilor in molecula de ADN a organismelor ce traiesc in zone cu radiatii puternice.
    Cum anume se reface ADN-ul dupa ce este rupt?

    Apropo de atomi fara nucleu, poate ati fi interesati si de atomi artificiali :)
    http://en.wikipedia.org/wiki/Artificial_atom

  • March 23, 2008, 7:11 pm - Adi

    Buna Raul, au fost clare explicatiile mele? Caci mai pot explica, daca nu ... Te mai asteptam ...

  • March 23, 2008, 5:04 pm - raul

    multumesc mult pt explicatii!

  • March 23, 2008, 4:40 pm - Adi

    Buna Raul, uite cum sa iti imaginezi pulsul unui laser. Aparatul trimite un grup de fotoni (particule de lumina), toti de aceeasi energie. Asta e un fascicul. Apoi laserul are un timp in care sta. Apoi "trage iarasi cu o salva" de fotoni. Cum sugereaza metafora, e ca la o armata cand trag toti cu arcul, apoi mai stau o vreme, apoi trag iar. Dar diferenta intre momentul cand e trasa primul foton si momentul cand e tras ultimul foton reprezinta "durata" salvei, adica cat de lung in timp este pulsul acesta. Ideal ar fi sa fie de o durata infinit de mica, ca pulsul sa ajunga in acelasi timp si la electronii ce sunt de o parte a atomului, si la cei ce sunt de alta parte. In practica, cum pulsul are o durata si o lungime, intai ajung la unii electroni si apoi la altii si trebuie luat efectul asta in considerare. Este mai clar? Revino cu intrebari si incarcam sa lamurim. Iti multumesc mult pentru interes.

  • March 23, 2008, 3:59 pm - raul

    ati putea sa imi explicati ce inseamna pulsul unui laser?

  • March 23, 2008, 3:07 pm - Adi

    De acord cu tine, Iulian. Inlocuiesc "va duce" cu "ar putea duce". Din cate stiu eu, reactiile chimice sunt date de interactia electronilor, deci intelegerea mai buna a structurii acestora inainte de reactie (despre care e vorba in acest articol) si intelegerea modificarii structurii chimice in timp (cu lasere foarte intense ce se construiesc acum in fizica particulelor) va duce la o crearea de filme de interactii chimice. Multumesc pt vigilenta.

  • March 23, 2008, 2:59 pm - Iulian

    Interesant articolul dar ultima propozitie imi pare cam trasa de par. E-adevarat ca biofizica moleculara imbina uneletele fizicii cu elemente biologice ca subiect de studiu dar nu stiu daca chiar avcem nevoie de o intelegere mai amanuntita a comportamentului electronilor in orbitalii moleculari pentru a putea rezolva problemele cu care se confrunta biologia. Dar cine stie...

Adaugă un comentariu

Adaugă un comentariu

This is a captcha-picture. It is used to prevent mass-access by robots. (see: www.captcha.net)
Codul din imagine:
Numele dvs.(*):
COMENTARIU. Sugestie: SALVATI inainte de a trimite! Eventual puteti selecta cu Ctrl-A si apoi copia cu Ctrl-C. Sistemul mai da erori, in special daca textul este lung!(*):
 

Aceasta pagina a fost vizitata de 20098 ori