logo


Nieuws uit het onderzoek                      LCVUlogo


Een zwaar Bohr Atoom

Doorbraak in manipulatie van atomen met lasers

VU-onderzoekers produceren verzwaard Bohr-atoom

Onderzoekers in het Laser Centrum van de Vrije Universiteit zijn erin geslaagd een verzwaard Bohr-atoom te produceren. Dat melden ze deze week (17 Oktober 2008) in het tijdschrift Physical Review Letters (zie link).

Niels Bohr Nobelprijswinnaar in 1922

Niels Bohr formuleerde in 1913 zijn model van een atoom, waarbij hij aannam dat een electron (een elementair deeltje van lichte massa) zich alleen in banen kan bevinden waarvoor de draaibeweging gequantiseerd is. Dat gaf de verklaring voor de waargenomen spectraallijnen in het waterstofatoom (Bohr-atoom) en de aanzet voor de quantumtheorie. Het waterstofatoom bestaat uit een proton (ook: H+ deeltje) en een electron (e- deeltje). Vanwege de tegengestelde ladingen (positief voor het proton en negatief voor het electron) trekken deze deeltjes elkaar aan (elektrische kracht), waardoor ze aan elkaar gebonden blijven in het atoom.

De onderzoekers zijn uitgegaan van een H2-molecuul, dat bestaat uit twee protonen en twee electronen. Dit systeem hebben ze gemanipuleerd door het met laserpulsen van verschillende kleuren te beschieten, waardoor de elementaire deeltjes zich anders gaan rangschikken. Een proton en de beide electronen gaan samen een negatief geladen H- (H min) deeltje vormen, dat meer dan duizend keer zwaarder is dan een electron. Dit zware negatief geladen deeltje neemt dan de plaats in van het electron in het Bohr atoom. Het beweegt op grote afstand van het resterende proton (H plus) en ze trekken elkaar aan via de elektrische kracht. Uit het laserexperiment blijkt dat de serie van gemeten quantumtoestanden in dit H-H+ systeem precies voldoet aan de formule van Bohr. Zodoende is er een zwaar Bohr atoom geproduceerd.

Dergelijke toestanden waarin de ladingen volledig gescheiden zijn (ion-paar) moeten in feite in alle moleculen voorkomen: ieder molecuul AB zou in een A+B- of A-B+ configuratie gedwongen kunnen worden; voor moleculen die uit veel meer atomen bestaan geldt hetzelfde. Het experiment toont een hoogstandje van manipulatie met lasers. Of dat mogelijk nog toepassingen heeft in het sturen of controleren van chemische reacties is vooralsnog een open vraag.

De speciale laser en moleculaire bundelopstelling die gebruikt is in het Lasercentrum VU om deze experimenten te doen zijn afgebeeld op de voorkant van het 17 oktober nummer (2008) van Physical Review Letters:



In de figuur is te zien hoe aan de linkerkant waterstof (H2) moleculen in vacuum worden losgelaten in de richting van de ineractie met de lasers. Daar wordt vanaf beneden rechts een ultraviolette laserbundel in de richting van de interactiezone geschoten, die echter eerst door een wolkje van kryptongas gaat, waardoor extreem ultraviolet (XUV) licht wordt geproduceerd. Dat XUV exciteert het H2 molecuul. Een tweede ultraviolette laserbundel, komend vanaf de andere kant brengt het H2 dan in een H+H- resonatie. Daarna vervalt het systeem weer en wordt een H2+ ion geproduceerd dat wordt versneld naar boven (in een electrisch veld) en gedetecteerd. Er wordt alleen signaal waargenomen als er tussendoor een H+H- resonantie wordt geexciteerd.

Het onderzoek werd verricht in de groep van Prof. Wim Ubachs, met medewerking van Dr. Elmar Reinhold en Prof. Kees de Lange. Een belangrijk deel van het werk werd gedaan door twee promovendi:

   
Ofelia Vieitez (Uruguay)  en  Toncho Ivanov (Bulgarije)


Zie ook:
Technisch Weekblad
FOM website

Deze pagina wordt momenteel aangepast aan de nieuwe vormgeving van deze site.
Is er iets mis met deze pagina, stuur dan alstublieft een e-mail naar de eigenaar van deze pagina.