Сконструирован аналог синхротрона для нейтральных молекул
Физики из Германии и Нидерландов сконструировали аналог синхротрона, рассчитанный на работу не с заряженными частицами, а с нейтральными молекулами. Основой конструкции установки служат 40 одинаковых элементов (авторы называют их гексапóлями), которые составляют кольцо. Каждый такой элемент объединяет шесть электродов длиной около 37 мм, расположенных параллельно друг другу и образующих цилиндрическую «трубу». Соседние гексаполи отстоят друг от друга на 2 мм.
Внешний вид «синхротрона» и увеличенное изображение трёх гексаполей (фото Fritz Haber Institute).
В рабочем режиме разность потенциалов между любыми двумя ближайшими электродами гексаполя составляет 6 кВ. Результирующее осесимметричное поле ограничивает смещение в поперечном направлении: при правильном выборе состояния молекул на них будет действовать сила, направленная к центру гексаполя. В то же время они будут испытывать действие центробежной силы, определяемой скоростью их движения; в какой-то точке силы скомпенсируют друг друга, и молекулы выйдут на стабильную орбиту.
Всё это, однако, нисколько не мешает молекулам разлетаться по всей длине кольца. Для того чтобы ограничить их смещение в продольном направлении, физики кратковременно изменяют напряжение на соответствующих электродах от +2 до + 4 кВ в те моменты, когда группа молекул преодолевает зазор между гексаполями. Эта операция позволяет корректировать скорость «отстающих» и «спешащих» молекул и поддерживать плотность группы.
Схема подачи напряжения на электроды гексаполя (иллюстрация из журнала Physical Review Letters).
Тестируя установку, учёные вводили в неё молекулы дейтерированного аммония ND3, движущиеся вперёд со скоростью около 125 м/с. Как оказалось, даже на 1025-м обороте, когда молекулы уже успели пройти через зазор 41 000 раз и преодолели расстояние, превышающее 1,6 км, продольный размер групп составлял лишь 2,6 мм.
Физики также продемонстрировали возможность одновременной работы с 19 группами молекул, обращающихся по кольцу.
На базе такой установки вполне можно построить коллайдер для молекул, что авторы и собираются сделать в следующем году.
Падение плотности молекул в группе с увеличением пройденного расстояния (иллюстрация из журнала Physical Review Letters).
по информации: compulenta.ru