اولین آزمایشات درباره پدیده مکانیک کوانتومی که ۷۰ سال پیش پیش بینی شده بود در آزمایشگاه ملی لورنس انجام شد. مشاهدات این آزمایش پیش بینی انجام شده را تایید کرده و نتایج آن می‌تواند در ادوات مبتنی بر گرافن مورد استفاده قرار گیرد. این آزمایش فرو ریختن اتمی در اطراف هسته‌های اتمی بسیار بزرگ را نشان می‌دهد.
مشاهده فروریزش اتمی در گرافن
اولین آزمایشات درباره پدیده مکانیک کوانتومی که ۷۰ سال پیش پیش‌بینی
شده بود در آزمایشگاه ملی لورنس انجام شد. مشاهدات این آزمایش پیش‌بینی
انجام شده را تایید کرده و نتایج آن می‌تواند در ادوات مبتنی بر گرافن مورد
استفاده قرار گیرد. این آزمایش فرو ریختن اتمی در اطراف هسته‌های اتمی
بسیار بزرگ را نشان می‌دهد.
مایکل کرومی فیزیک‌دان آزمایشگاه برکلی
می‌گوید فرو ریختن اتمی یکی از گمشده‌های تحقیقات در حوزه گرافن است. نتایج
تحقیقات ما پیش‌بینی‌های انجام شده در مکانیک کوانتومی نسبیتی را که چند
دهه قبل انجام شده بود را تایید کرد. همچنین از یافته‌های این پروژه
می‌توان در ساخت ادوات نانومقیاس، آنهایی که بار الکتریکی روی یک نقطه کوچک
متمرکز می‌شود، استفاده کرد.
نتایج این پژوهش در قالب مقاله‌ای تحت
عنوانObserving Atomic Collapse Resonances in Artificial Nuclei on
Graphene در نشریه Science به چاپ رسیده است.
براساس تئوری پاول دیراک،
زمانی که بارا الکتریکی مثبت در یک هسته اتمی بسیار سنگین از یک حدی بیشتر
می‌شود میدان کلومبی قدرتمندی ایجاد می‌شود که دلیل آن الکترون‌های دارای
بار منفی است که در یک حالت جمع شده‌اند، حالتی که در آن الکترون‌ها
به‌صورت دورانی به‌سمت هسته آمده و دوباره به‌صورت دورانی از آن دور
می‌شوند. در این حالت پوزیترون نشر می‌یابد.
فیزیک‌دان‌های زیادی در طول
چند دهه گذشته به‌دنبال مشاهده فرو ریختن اتمی بوده‌اند اما این پدیده
هیچ‌گاه مشاهده نشد. ایجاد و نگه داشتن هسته بسیار بزرگ کاری دشوار است،
اما گرافن این فرصت را به محققان داده تا بتوان این پدیده را مشاهده کنند.
طی سال‌های اخیر دانشمندان پیش‌بینی کرده‌اند که ناخالصی‌های باردار در
گرافن رزونانس الکترونیکی منحصر به‌فردی از خود نشان می‌دهد. اخیرا محققان
این پروژه با آزمایشاتی تایید کردند که پیش‌بینی‌های انجام شده در مورد
گرافن صحیح است. الکترون‌ها در اتم‌های باردار از قوانین مکانیک کوانتوم
نسبیتی تبعیت می‌کنند در حالی که بار روی این اتم‌ها به اندازه کافی بزرگ
نیست تا فرو ریختن اتمی آن به وضوح دیده شود.
نتایج این پروژه نشان داد
ما می‌توانیم آنچه را که در فرو ریزش اتمی پیش‌بینی شده بود را در
ناخالصی‌های باردار گرافن مشاهده کنیم. این گروه تحقیقاتی برای مشاهده این
پدیده از میکروسکوپ تونل‌زنی روبشی استفاده کردند که به یک مخزن با خلاء
بالا مجهز شده بود. هسته‌های مورد نظر مربوط به اتم‌های کلسیم بودند که روی
گرافن قرار داشتند. این یون‌ها به‌صورت دیمر بودند که با استفاده از STM به
یکدیگر فشرده شدند. با طیف‌سنجی STM انرژی این دو اتم اندازه‌گیری شد و فرو
ریزش اتمی در اطراف ناخالصی روئیت گردید.
