Sciencemag.cz
Doporučujeme
Hned titulek nejspíš zarazí: molekula helia, co to má být? Helium ale kupodivu při teplotách asi 10 K může existovat i jako dimer (poznámka: což snad lze chápat i jako sloučeninu tohoto prvku?). Vyžaduje to tedy další trik, nechat helium tryskat do ještě chladnější vakuové komory – a i pak bude ve formě dimeru existovat pouze malá část. Navíc má jít o nejslabší vazbu mezi atomy v molekule, kterou známe. Tomu odpovídá i to, že atomy helia se v dimeru nacházejí velmi daleko od sebe. Chemická vazba je běžně dlouhá 0,1 nm (1 angstrom), zde se oba atomy nacházejí ve vzdálenosti 52 angstromů.
Na Goethově univerzitě ve Frankfurtu dimery helia dále ozařovali silnými laserovými pulzy, které vazbu mezi oběma atomy navíc zkroutily. Tím se vazba posléze mohla i rozpadnout, atomy se pak rozletěly od sebe a jeden z nich se podařilo nafilmovat v podobě kvantové vlny. Něco podobného má být premiéra. Tedy vlnový a současně částicový charakter např. fotonů samozřejmě známe dávno a stojí na něm celá kvantová mechanika, ale poprvé se jako vlna projevil tak velký objekt. Má to odpovídat tomu, že k rozpadu dimeru helia došlo s pravděpodobností 2 %, naopak v 98 % případů molekula přetrvala. Tyto dvě odpovídající vlny spolu interferovaly, respektive atom helia, který z 2 % opustil molekulu, interferoval sám se sebou.
Mimochodem existují i trimery helia. Jak uvádí první autor studie Maksim Kunitski, tyto trimery by mohly představovat tzv. exotické Jefimovovy stavy, které předpověděl ruský teoretický fyzik Vitalij Jefimov již v roce 1970. Poprvé se jejich existenci podařilo potvrdit v případě cesia.
Trimer helia je kupodivu stabilnější než dimer, má velikost asi 100 angstromů a atomy helia jsou v něm uspořádány v náhodném trojúhelníku. Při obdobných rozpadech trimerů helia pomocí laserových pulzů by se mohla projevit velmi zajímavá fyzika – pokud se takové procesy tedy vůbec podaří experimentálně realizovat.
Maksim Kunitski et al, Ultrafast manipulation of the weakly bound helium dimer, Nature Physics (2020). DOI: 10.1038/s41567-020-01081-3
Zdroj: Goethe University Frankfurt am Main / Phys.org a další
