1つの原子に170個の原子を入れる方法

1つの原子に170個の原子を入れる方法 原子は主に空虚な空間でできていることを、あなたはすでに知っているかもしれません。原子スケールでは物理的なサイズは少し奇妙に振る舞いますが、本質的には原子核の半径は電子軌道の半径の数万倍も小さいのです。それは、単一の砂粒とフットボールフィールドとの比率と同じくらいです。 では、その空虚な空間に何を入れることができるのでしょうか？まあ、うまく構築すれば、理論的には100個以上の同じ元素の原子をさらに詰め込むことができます。はい、科学者は実際にこれを実行しました。そして、いいえ、それは物理法則に違反しません。必要なのは、本当に大きな原子1つと、たくさんの本当に冷たい通常の原子です。 まず、大きな原子から始めましょう。原子は、原子核とそれを囲む電子で構成されています。したがって、原子を大きくしたい場合は、最も外側の電子を原子核からさらに遠くに移動させることができます。これは「電子励起」と呼ばれ、電子が追加のエネルギーを吸収し、一時的により遠く、より緩く結合した軌道にジャンプするときに発生します。これは常に起こっています。自然界の原子は、周囲のエネルギーを絶えず吸収および放出しています。電子が高エネルギー準位にバンプされるにつれて、その軌道の半径は非常に速く大きくなります。しかし、エネルギーを加えすぎると、電子は原子核から完全に離れてしまい、イオンが残ります。完全な原子ではありません。したがって、加えるエネルギーを非常に慎重に調整する必要があります。 このようにして作成できる最大の原子は、スウェーデンの物理学者ヨハネス・リュードベリにちなんで「リュードベリ原子」と呼ばれています。1888年、リュードベリは原子スペクトルにパターンを発見し、後に電子エネルギー準位の理論につながりました。実験室では、リュードベリ原子は通常の原子の1000倍以上幅広くなることがあり、さらに多くの原子を詰め込むのに十分なスペースがあります。 ヨハネス・リュードベリ: 原子ではありませんが、原子でできています。 しかし、詰め込まれた原子がそれ自身のエネルギーを持ちすぎていると、その慎重に配置された電子を追いやってしまいます。したがって、それらのエネルギーをほぼすべて除去する必要があります。そのために、私たちは「ボーズ・アインシュタイン凝縮体」、略してBECと呼ばれるエキゾチックな物質の状態に頼ることができます。 温度は粒子がどれだけ飛び回っているかの尺度であることを覚えておいてください。したがって、粒子を冷却すると、それらを遅く動かし、より密に詰め込むことができます。特定の原子では、絶対零度をわずかに上回る100万分の1度未満で、原子のクラスターがすべて同じ量子状態を共有し始めます。これは、量子物理学の研究者がより大きなスケールで量子効果を観察できるようになるため、クールな科学的意味合いをすべて持っていますが、私たちの目的のためには、BEC内の原子が非常に、非常に冷たくなることを知っておくだけで十分です。 BECが時間とともに形成される様子を示す密度マップ（左から右へ）。 そこで2018年、国際的な科学者チームはストロンチウム原子からBECを作成し、それらの原子の1つに慎重に調整されたレーザーを照射して、最も外側の電子を励起し、それをリュードベリ原子に変えました。BECからの他のいくつかの原子は、その外側電子の膨張した軌道内に捕獲されました。これらの内部の原子は電子とわずかに相互作用し、一緒に「リュードベリポラロン」と呼ばれる非常に奇妙な分子のようなものを形成しました。そして、科学者のコンピュータシミュレーションによると、最大170個のストロンチウム原子がリュードベリポラロンにさらに詰め込まれる可能性があります。 したがって、はい、原子にたくさんの原子を詰め込むことができます。リュードベリポラロンが一般の人々に直接役立つかどうかは現時点では不明ですが、量子力学と原子の働き方について多くのことを教えてくれることは確かです。そして時には、それがあなたが正当化を必要とするすべてです。 1 https://en.wikipedia.org/wiki/Unified_Soil_Classification_System 2 アメリカンフットボールまたはアソシエーションフットボール、誤差の範囲内で 3 https://www.sciencealert.com/exotic-new-matter-rydberg-polaron-molecule-bose-einstein-condensate 4 https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.120.083401 共有: Xで共有 (新規ウィンドウで開きます) X Facebookで共有 (新規ウィンドウで開きます) Facebook これを気に入る: いいね 読み込み中… signoregalilei 2026年8月2日 未分類 返信を残す返信をキャンセル ←最も公式な水は1ガロンあたり12万ドル「ソフトレインが来るだろう」: ブラッドベリのミニチュア黙示録→