Aarhus University Seal / Aarhus Universitets segl

Heliumatomer i små dråber har et ekstremt hurtigt tilbagefald

Marcel Mudrich og E. Fasshauer fra IFA er medforfattere til en ny artikel i webtidsskriftet Physical Review X.

12.04.2021 | Ole J. Knudsen

Heliumatomer i en ellers tom boble udveksler energi og ladning. Illustration fra artiklen.

Heliumatomer i en ellers tom boble udveksler energi og ladning. Illustration fra artiklen.

Et ensomt, eksiteret atom er relativt længe om at slippe af med sin eksitationsenergi, men i klynger af atomer eller molekyler er der en række vekselvirkninger, som fremmer relaksationsprocesserne betragteligt. En af de hurtigste processer er ICD - Interatomart Coulombhenfald. Den internationale forskergruppe bag artiklen har studeret henfaldshastigheder i nanodråber af Helium, og der viser sig overraskende hurtige henfald; omkring 400 femtosekunder. I forsøgene er henfaldstiden målt ved at eksitere heliumdråberne med en fri-elektronlaser, som udstråler i det ekstremtultraviolette område, og ved mange forskellige intensiteter og dråbestørrelser.

 

I de blå bobler af Helium eksiteres enkeltatomer, som efter kort tid støder sammen og udveksler ladning. I de gule felter vises processens dimensioner og tidsramme. Illustration fra artiklen. Klik på illustrationen for at åbne en video, som viser bobledynamikken.

Kvantekemiske beregninger understøtter en teoretisk ide om, at der i et par eksiterede atomer dannes en tom boble omkring hvert af atomerne. Boblerne smelter efterfølgende sammen, og dermed skubber atomerne mod hinanden, så ICD-processen fremskyndes.

Forståelse af denne bobledannelse i et relativt simpelt system som superfluid helium kan hjælpe til forståelsen af energi- og ladningsudveksling i for eksempel proteiner i biologiske systemer eller effekten af urenheder i metaller.

Artiklen, med titlen " Ultrafast resonant interatomic Coulombic decay induced by quantum fluid dynamics" kan findes her.

Et kort resumé fra Physical Review X af artiklens indhold kan findes her, og en længere beskrivelse her (begge på engelsk).

Institut for Fysik og Astronomi, Offentligheden / Pressen, Medarbejdere, Studerende