Un equip internacional de recerca dirigit per físics de la Universitat de Colònia, han implementat una nova variant de l'experiment bàsic de doble tall mitjançant dispersió de raigs X al ESRF del sincrotró a Grenoble.
Aquesta nova variant ofereix una més profunda comprensió sobre l'estructura electrònica dels sòlids. Aquest grup de recerca ha presentat els seus resultats en un estudi titulat "Resonant inelastic X-ray incarnation of Young's double-slit experiment" al Science Advancements. |
| Un intens feix de fotons de raigs X d'alta energia (violeta) incideix amb dos àtoms de iridium adjacents (verds) en el cristall. Això excita els electrons en els àtoms per poc temps. Els àtoms emeten fotons de raigs X que se superposen darrere dels dos àtoms d'iridium (vermell) i es poden analitzar com a imatges d'interferència. Font: Markus Grueninger, Universitat de Colònia |
L'experiment, té una importància fonamental en la física. Fa més de 200 anys, Thomas Young va difractar la llum en dues franjes adjacents, generant patrons d'interferència (imatges basades en la superposició) darrere d'aquesta doble franja. Així, es va demostrar la naturalesa de l'ona de la llum. Al segle XX, els científics han demostrat que els electrons o molècules escampades en una doble fosa mostren el mateix patró d'interferència, que contradiu la clàica expectativa del comportament de les partícules, però es pot explicar en el dualisme ondulatori-quàntic-mecànic. En canvi, els investigadors de Colònia van investigar un cristall d'òxid d'iridi (Ba 3 CeIr 2 O 9 ) mitjançant una dispersió de resonant inelastic X-ray scattering (RIXS).
El cristall és fortament irradiat amb fotons de raigs X colimats i d'alta energia. Els rajos X estan dispersos en el cristall pels àtoms d'iridium, que assumeixen el paper de les franjes o escletxes en l'experiment clàssic de Young. A causa del ràpid desenvolupament tècnic de RIXS i una selecció hàbil de l'estructura de cristall, els físics van observar la dispersió en dos àtoms d'iridium adjacents.
 |
Un equip de recerca internacional ha implementat una nova variant de l'experiment bàsic basat en el resonant inelastic X-ray scattering at the European Synchrotron ESRF in Grenoble de doble tall. Font: ESRF / Jayet
|
El patró d'interferència, diu molt sobre l'objecte de dispersió, el doble tall dimer. A diferència de l' experiment clàssic, els fotons dispersos inelàsticament de raigs X, proporcionen informació sobre els estats excitats del dimer, en particular la seva simetria i, per tant, sobre les propietats dinàmiques físiques dinàmiques del sòlid.
Aquests experiments RIXS, requereixen un sincrotró modern com una font de llum de raigs X extremadament brillant i una sofisticada configuració experimental. Per excitar específicament només els àtoms d'iridium, els científics han de seleccionar la petita proporció de fotons amb l'energia adequada de l'ampli espectre del sincrotró, i els fotons disseminats es seleccionen encara més estrictament d'acord amb l'energia i la direcció de la dispersió per tant, només queden alguns fotons. Amb la precisió requerida, aquests experiments RIXS només són actualment possibles en dos sincrotrons de tot el món, incloent l'ESRF (European Synchrotron Radiation Facility) a Grenoble, on l'equip de Colònia ha dut a terme el seu experiment.
 |
Els dos àtoms d'iridi adjacents (dimer) es mostren en color verd. Els elements oxigen (O, vermell), bari (Ba, gris) i ceri (Ce, turquesa) també estan implicats en l'estructura cristal·lina. Font: Markus Grueninger, Universitat de Colònia
|
Amb aquest experiment RIXS, es va poder demostrar una predicció teòrica fonamental a partir del 1994. Això obre una nova porta per a tota una sèrie d'experiments addicionals que permetran comprendre millor les propietats i funcionalitats dels sòlids. .
Font: Universitat de Colònia
Cap comentari:
Publica un comentari a l'entrada