Sciencemag.cz
Doporučujeme
Fyzika vysokých hustot energie zkoumá chování atomů a molekul za extrémních teplot a tlaků, jaké existují např. uvnitř hvězd. Autoři nového výzkumu nyní na základě výpočtů předpověděli dva nové typy chování, které se jinak ve světě kolem nás neprojevují.
První nové pravidlo se označuje jako IRT (interspecies radiative transition). Přeloženo to znamená, že zatímco za normálních podmínek elektrony přeskakují v rámci svého atomu/molekuly a přitom absorbují nebo emitují příslušná kvanta energie – fotony, za vysokých teplot a tlaků mohou být atomy či molekuly k sobě stlačeny tak pevně, že elektrony se mohou dostat i k sousedům.
Za druhé pak by mělo být porušeno pravidlo DSR (dipole selection rule). To má znamenat následující. Elektrony mají různý tvar podle toho, v jakém se zrovna nacházejí orbitalu (poznámka: nebo je lépe mluvit o tvaru orbitalů?). Podle toho v chemii rozlišujeme s, p, d a f prvky. Orbital s je kulově symetrický, orbital p vypadá jako činka atp. Za normálních podmínek elektrony při absorpci/emisi fotonu skáčou tak, že přitom se změní jejich orbital. Za vysokých hustot energií se ovšem mohou vyskytovat i přechody mezi dvěma orbitaly s apod. (poznámky PH: jak si to představit, když když orbital je vlastně „hladina“, kde elektrony mají stejnou energii? Asi se nemyslí přeskok v třeba rámci 2s, to by o žádný přeskok nešlo? Půjde asi o takové přeskoky, že z 2s elektron např. „mine“ sousední 2p a vyskočí rovnou do 3s? Ale z 1s by se mělo skákat „normálně“ spíš do 2s než do 2p?)
Výsledky ovšem nemají zatím žádnou oporu v experimentech, jsou založeny na simulacích pomocí superpočítačů na University of Rochester. Výpočty probíhaly v modelu DFT (density-functional theory), což je teorie už z 60. let, za kterou byla v roce 1998 uvedena Nobelova cena za chemii. Nicméně metody výpočtu v rámci tohoto modelu se neustále zdokonalují, navíc je pro ně samozřejmě k dispozici i stále více hrubé síly.
V rámci různých laserových systémů lze ale simulovat podmínky vysokých hustot energie i na Zemi, alespoň po dobu nanosekund. Příslušné teoretické závěry se proto autoři studie pokusí ověřit i v praxi. Konkrétně z nového modelu mj. vyplývá, že v rentgenovém spektru by se za těchto podmínek měly objevit speciální emisní i absorpční čáry.
S. X. Hu et al, Interspecies radiative transition in warm and superdense plasma mixtures, Nature Communications (2020). DOI: 10.1038/s41467-020-15916-3
Zdroj: University of Rochester/Phys.org
