Ti stai arrabbiando per niente? Bene, non stai diventando ridicolo: alcuni atomi possono formare legami reali con "niente".
Mentre un tipico legame chimico richiede due entità, esiste un tipo di atomo che potrebbe essere in grado di legarsi con atomi "fantasma" o quelli che non esistono, secondo un nuovo articolo pubblicato il 12 settembre sulla rivista Physical Review Letters.
Proprio come i pianeti del nostro sistema solare orbitano attorno al sole, gli elettroni orbitano attorno al nucleo di un atomo. Più è lontana la loro orbita, maggiore è l'energia dell'elettrone. Ma con una sferzata di energia, gli elettroni possono spesso saltare orbite - e alcuni vanno lontano.
Gli atomi di Rydberg hanno un elettrone che salta su un'orbita lontana, lontana dal nucleo. "Fondamentalmente, qualsiasi atomo nella tavola periodica può diventare un atomo di Rydberg", ha detto a Live Science l'autore senior Chris Greene, illustre professore di fisica e astronomia alla Purdue University. Tutto ciò che serve è far brillare un laser su un atomo, dando ai suoi elettroni un po 'di energia.
Gli atomi di Rydberg "sono insoliti dal punto di vista chimico", ha detto Greene. Questo perché un elettrone eccitato che è saltato molto lontano dal nucleo dell'atomo può scontrarsi più volte con un elettrone in un atomo di stato terrestre vicino - o uno in cui tutti i suoi elettroni sono nello stato di energia più basso possibile. Ogni volta che si scontra, attira poco a poco l'atomo dello stato fondamentale, intrappolandolo in quello che viene chiamato legame trilobite.
"Questa piccolissima interazione con un atomo distante", può interagire con l'atomo di Rydberg in modo tale che la molecola risultante assomigli ad un fossile degli artropodi estinti chiamati trilobiti, ha detto Greene.
Le molecole di trilobite sono state previste per la prima volta nel 2000 e osservate sperimentalmente 15 anni dopo. Ma ora, Greene e il suo team prevedono che esiste un modo per "ingannare" l'atomo di Rydberg per formare un legame con, beh, niente.
Tutto quello che dovevano fare era fare un po 'di scultura.
In un esperimento puramente teorico, il team ha utilizzato un algoritmo informatico per capire una sequenza di impulsi elettrici e magnetici che potevano applicare a un atomo di idrogeno di Rydberg, modellandolo in modo tale da formare il legame trilobite.
Durante ogni impulso elettrico, l'orbitale dell'elettrone dell'atomo di idrogeno di Rydberg può essere allungato; e durante ogni impulso magnetico, può essere attorcigliato una piccola quantità, ha detto Greene.
"Un po 'sorprendentemente, negli stadi intermedi prima che l'impulso finale venga applicato all'atomo, lo stato dell'elettrone di legame non assomiglia affatto alla trilobite", ha detto Greene. "Viene messo a fuoco nitida solo come lo stato desiderato alla fine dell'impulso finale."
I loro calcoli hanno mostrato che, come un ragno che spara la sua tela nello spazio vuoto, è possibile che un atomo di Rydberg formi un legame trilobite con un atomo "fantasma".
"L'elettrone si sta comportando esattamente come se fosse legato a un atomo, ma non esiste un atomo a cui legarsi", ha detto Greene. E lo sta facendo in un modo molto direzionale, nel senso che punta verso un punto quasi esatto nello spazio in cui si sarebbe legato a un atomo di stato fondamentale. Questo legame con nulla, hanno scoperto, dovrebbe rimanere per almeno 200 microsecondi.
"Siamo abbastanza fiduciosi" che questo sarebbe vero se lo provassero sperimentalmente, ha detto Greene. Ma perché ciò avvenga in modo sperimentale, i ricercatori dovranno capire come sincronizzare gli impulsi e bloccare i campi esterni, che potrebbero essere grandi ostacoli da eliminare, secondo l'American Physical Society.
Greene spera di capire se ci sono altri modi per "ingannare" gli elettroni nel creare legami senza nulla, come ad esempio l'applicazione di microonde o impulsi laser veloci. Sospetta che questi atomi, legati a assolutamente nulla, potrebbero comportarsi diversamente se spinti a subire reazioni chimiche.
