In een artikel dat vandaag (donderdag 24 augustus) in het tijdschrift American Physical Society Fysieke beoordelingsbrieven , onderzoekers meldden het waarnemen van onverwachte onmiddellijke faseverschuivingen tijdens atomaire verstrooiing.

Door een protonenstraal op atomen af ​​te vuren, onderzoekers kunnen de dynamiek observeren die voortvloeit uit de interacties tussen de verschillende deeltjes in het systeem. In het tijdschriftartikel, beschrijven de onderzoekers hoe wanneer een waterstofmolecuul en een proton botsten, ze observeerden onverwachte kenmerken die verband hielden met de golfaard van de deeltjes. Het werk bouwt voort op de voortdurende verkenning van het 'weinig-lichamenprobleem' in de natuurkunde, die naar voren komt met drie of meer interagerende deeltjes.

"Toen we twee-center interferentiepatronen bestudeerden die voorkomen in de reactiewaarschijnlijkheden voor proton-waterstofbotsingen, we hebben vastgesteld dat er onverwachte verschuivingen waren in de interferentiefluctuaties, " zegt dr. Michael Schulz, Curators' Distinguished Professor of physics aan de Missouri University of Science and Technology en een van de hoofdonderzoekers in het tijdschriftartikel. "Dat betekent dat, afgezien van de elektronische symmetrie in het waterstofmolecuul die een dergelijke faseverschuiving in andere systemen kan verklaren, er lijken andere oorzaken te zijn die kunnen leiden tot een faseverschuiving in de interferentieterm."

Atoomdeeltjes kunnen in bepaalde situaties als golven fungeren, vergelijkbaar met de golven van een oceaan. Als golven elkaar overlappen, interferentie-effecten kunnen het gevolg zijn en leiden tot grote veranderingen in de reactiekansen. De onverwachte faseverschuiving die wordt waargenomen in de interferentiestructuur betekent dat er nog steeds een gebrek aan begrip is van de botsingsdynamiek op atomair niveau, zelfs voor relatief eenvoudige systemen met slechts drie of vier deeltjes.

"Voor een relatief eenvoudig systeem zoals een proton dat botst met een atoom of een molecuul, waarvoor bestaande modellen een adequate beschrijving zouden geven, we blijven zeer verrassende discrepanties ontdekken tussen theorie en experiment, " zegt Schulz, die ook directeur is van Missouri S&T's Laboratory for Atomic, Moleculair en optisch onderzoek.

Dit is de eerste keer dat volledig differentiële dwarsdoorsneden voor vangst zijn gemeten in combinatie met vibrerende fragmentatie van het waterstofmolecuul, zegt Schulz. Deze dwarsdoorsneden hebben onthuld dat faseverschuivingen in atomaire verstrooiingsamplitudes niet zo goed worden begrepen als ooit werd gedacht.

“Verder onderzoek is zeker nodig, zodat we de dynamica van weinig lichamen in atomaire botsingssystemen kunnen blijven onderzoeken, ", zegt Schultz.