مولکولها درون یک حلال چگونه می‌چرخند؟ پاسخ دادن به این سوال مشکل است چون چرخش مولکول درون حلال، تحت تاثیر اتم‌های بسیار زیادی است که آن را احاطه کرده اند. سالها بود که دانشمندان برای مدل کردن اثر متقابل مولکول-حلال، از شبیه‌سازی‌های بسیار گسترده‌ی کامپیوتری استفاده می‌کردند، اما این روش بسیار زمان‌گیر بود و حتی برخی اوقات، عملی نبود. حالا دانشمندان ثابت کرده‌اند که وقتی یک مولکول در ابرشاره هلیوم غوطه‌ور می‌شود، شبه ذرات انگولون (که دو سال پیش پیشنهاد شدند)، شکل می‌گیرند. این یک توصیف کوتاه و ساده از چرخش مولکول در حلال‌ها را ارائه می‌دهد. نتیجه این پژوهش، در ژورنال Physical Review Letters منتشر شد. با دیپ لوک همراه باشید…
در فیزیک، مفهوم شبه ذره به‌عنوان تکنیکی برای ساده‌سازی توصیف سیستم‌های بس ذره‌ای به‌کار می‌رود، یعنی، دانشمندان به‌جای مدلسازی برهمکنش‌های قوی میان تریلیونها ذره‌ی مجزا، اجزایی را مدلسازی می‌کنند که تنها به‌صورت ضعیفی با یکدیگر برهمکنش دارند. این اجزای سازنده همان شبه ذرات هستند و ممکن است شامل گروهی از ذرات شوند. مثلا برای توصیف حباب‌های هوایی که از آب، بیرون می‌آیند، باید مجموعه‌ی بزرگی از معادلات مکان و اندازه حرکت هر یک از مولکول‌های آب، حل شود، اما می‌توان حبابها را مانند ذرات مجزا یا شبه ذراتی که توصیف ذره را بسیار ساده‌تر می‌کنند، درنظر گرفت. به‌عنوان مثالی دیگر، یک اسب‌سوار که در گرد و غبار محو شده را در نظر بگیرید. ما می‌توانیم آن را بصورت شبه ذره ای در نظر بگیریم که شامل خود اسب و ابری از گرد و غبار اطراف اسب است. با استفاده از این شبه ذره، درک اینکه چه اتفاقی رخ می‌دهد، واقعا ساده‌تر از بررسی هر ذره گردوغبار و یا اسب بصورت جداگانه خواهد بود.
مثال دومی که زدیم، شبیه چیزی است که دانشمندان، در این تحقیق انجام داده‌اند. دانشمندان به‌جای بررسی چرخش مولکول و تمامی اتمهایی که آنها را احاطه کرده‌اند، از دیدگاهی متفاوت و با استفاده شبه ذره‌ی انگولون (angulon) به حل این مسئله پرداخته‌اند. شبه ذرات آنگولون که به هنگام اثر متقابل یک شی در حال چرخش با محیط اطرافش تشکیل می‌شوند، دو سال پیش توسط Lemeshko و Schmidt و تنها به صورت نظری، پیش‌بینی شده بودند. حالا محققان براساس داده‌های تجربی که در دو دهه گذشته توسط چندین آزمایشگاه جمع‌آوری شده، وجود این شبه ذره را ثابت کرده‌اند. تمام آزمایش‌ها یک نقطه مشترک داشتند و آن این بود که مولکول‌های مختلف در حال چرخش در قطرههای کوچک ابرشاره هلیوم مشاهده شدند. نتایج نظری شبه ذره‌ی انگولون مستقل از مولکول‌های مطالعه‌شده (چه سبک و چه سنگین مانند متان، آب، کربن یا آمونیاک) بوده و با نتایج اندازه‌گیری‌ها سازگار است. این امر نشان می‌دهد که شبه ذره انگولون درون قطرههای هلیوم تشکیل می‌شود. Lemeshko می‌گوید:
در اولین پژوهش، ما آنگولون را به‌عنوان احتمالی برای توصیف چرخش مولکولها در سیالات پیشنهاد دادیم. اکنون ما مستندات معتبری ارائه کرده‌ایم که شبه‌ذره انگولون واقعا وجود دارد. این امر، اساسا وجود نظریه‌ی بس‌ذره‌ای را ساده می‌کند و می‌تواند منجر به کاربرد‌های فراوانی در فیزیک مولکولی، شیمی نظری و حتی پزشکی شود.
مقاله اصلی را در زیر مشاهده کنید:
[gview file=”http://www.deeplook.ir/wp-content/uploads/2017/03/10.1103@PhysRevLett.118.095301.pdf” profile=”3″ save=”1″]
