При фотоионизации ионы получают 3/5 от импульса первоначального фотона

N+1Наука

Фотоэффект подарил ионам обратный импульс

Алексей Дмитриев

Элемент ускорителя синхротронной установки PETRA III, на которой получена часть результатов работы. DESY, Helmholtz Associacion

В процессе ионизации ионы в среднем получают 3/5 от импульса первоначального фотона и за счет этого двигаются в противоположную импульсу фотона сторону. Это удалось выяснить с помощью тщательного измерения импульсов, которые приобрели заряженные ионы гелия и азота после фотоионизации электрона с внутренней K-оболочки. Результаты для обоих типов атомов совпали с предсказаниями теории в широком диапазоне энергий фотонов: от 300 электронвольт до 40 килоэлектронвольт. Работа опубликована в Physical Review Letters, кратко о результатах сообщает журнал Physics.

Так как классическая теория электромагнитных волн Максвелла не могла объяснить многих особенностей фотоэффекта, его изучение способствовало развитию современной квантовой физики. В частности, для построения теории этого явления Альберт Эйнштейн привлек идею о том, что энергия из электромагнитной волны поглощается только определенными порциями, и назвал поглощаемые частицы фотонами. За открытие законов фотоэффекта Эйнштейн в 1921 году получил Нобелевскую премию по физике.

Фотоионизация — схожий с фотоэффектом процесс, при котором электрон вылетает из атома при поглощении атомом налетающего фотона. Такой электрон называется фотоэлектроном, а атом после этого становится заряженным ионом. Теория фотоионизации отдельных атомов активно развивалась в 1920-е годы усилиями Пьера-Виктора Оже (Pierre Victor Auger) и Жана-Батиста Перрена (Jean Baptiste Perrin): в 1927 году они опубликовали работу о распределении импульсов фотоэлектронов. В частности, там они отметили, что фотоэлектроны вылетают преимущественно в направлении начального движения фотона, и что их импульс «...более чем на 50 процентов превышает импульс фотона» — оставив, впрочем, это явление без объяснения. О похожем явлении сообщали и другие авторы, отмечая, что для выполнения закона сохранения импульса ион, в который превращается атом после вылета фотоэлектрона, неизбежно должен двигаться в ту сторону, откуда прилетел фотон.

Согласно квантово-механическому описанию фотоионизации, средний обратный импульс ионов возникает из-за интерференции между дипольным и квадрупольным переходами, которые по отдельности дают симметричное распределение импульса ионов. Это оказывается в некотором противоречии с эффектом давления света в направлении распространения фотонов. В дальнейшем этот эффект лишь кратко упоминался в контексте влияния давления света на внутризвездные процессы, и лишь в 2014 году группа теоретиков из Университета Шербрук (Канада) подробно рассчитала импульсы иона и электрона при различных сценариях фотоионизации, в частности показав, что в процессе однофотонной ионизации ион приобретает обратный импульс величиной 3/5 от начального импульса фотона.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Растворимый пластырь вылечил меланому у мышей Растворимый пластырь вылечил меланому у мышей

Ученые создали водорастворимый пластырь с кремниевыми наноиглами

N+1
Как вежливо отказать работодателю после собеседования: полезное руководство Как вежливо отказать работодателю после собеседования: полезное руководство

Не на каждое же предложение соглашаться

Playboy
5 историй из жизни Тургенева 5 историй из жизни Тургенева

Истории о писателе Иване Тургеневе, которые позволят узнать его лучше

Культура.РФ
Бетельгейзе, или Черное солнце Олигархов*. Опыт лженаучного анализа дел земных Бетельгейзе, или Черное солнце Олигархов*. Опыт лженаучного анализа дел земных

Шутливый астропрогноз по случаю солнечного затмения от художника Олега Кулика

СНОБ
Мини-приложения App Clips для быстрого запуска сервисов: как они работают, чем могут помочь бизнесу и зачем нужны Apple Мини-приложения App Clips для быстрого запуска сервисов: как они работают, чем могут помочь бизнесу и зачем нужны Apple

Как использовать App Clips в бизнесе?

VC.RU
Выбросила тысячи велосипедов и отдала проект конкуренту: Uber купила стартап Jump, но не справилась с его развитием Выбросила тысячи велосипедов и отдала проект конкуренту: Uber купила стартап Jump, но не справилась с его развитием

Почему Uber отказалась от велошеринга Jump

VC.RU
Реформа федерализма 2.0. Почему Ненецкий округ не объединяется с Архангельской областью Реформа федерализма 2.0. Почему Ненецкий округ не объединяется с Архангельской областью

Почему жители НАО выступают против объединения

СНОБ
Архитектурное чудо за МКАДом: самые необычные виллы Подмосковья Архитектурное чудо за МКАДом: самые необычные виллы Подмосковья

самые оригинальные, технологичные и просто выдающиеся дома Подмосковья

Forbes
Анна Пармас Анна Пармас

Режиссер клипов «Ленинграда» Анна Пармас сняла первое большое кино

Собака.ru
Мягкое ископаемое яйцо из Антарктиды приписали семиметровому мозазавру Мягкое ископаемое яйцо из Антарктиды приписали семиметровому мозазавру

Найдено самое крупное из известных яиц с мягкой скорлупой

N+1
Архитекторы, которым не заплатили Архитекторы, которым не заплатили

Коварные заказчики и исполнители-альтруисты

Культура.РФ
Как устроен бункер под Белым домом, в котором спрятался Трамп в начале волнений в США Как устроен бункер под Белым домом, в котором спрятался Трамп в начале волнений в США

Последний раз этот бункер использовали во время терактов 11 сентября

Maxim
Аня Дружинина Аня Дружинина

M_U_R — культовый бренд всех, кто разбирается в искусстве и осознанной моде

Собака.ru
Теплое отношение к людям оказалось почти наполовину наследуемым признаком Теплое отношение к людям оказалось почти наполовину наследуемым признаком

Вклад наследственности в проявление доброжелательности составляет около половины

N+1
Как появилась традиция праздновать старый Новый год? Как появилась традиция праздновать старый Новый год?

Старый Новый год пришел в нашу культуру вместе со старым стилем летоисчисления

Культура.РФ
Голоса зовут Голоса зовут

Лайн‑ап из молодых российских певиц

Vogue
Нина Тарасова: «Следовать за мечтой всегда тяжело, но как жить иначе?» Нина Тарасова: «Следовать за мечтой всегда тяжело, но как жить иначе?»

Как Нина Тарасова из режиссера стала шеф-кондитером

Bones
Люди не смогли определить заразных по кашлю Люди не смогли определить заразных по кашлю

Звуки не могут быть валидными показателями того, что человек заразен

N+1
Кормушки позволили самкам больших синиц не экономить энергию зимними ночами Кормушки позволили самкам больших синиц не экономить энергию зимними ночами

С кормушками самки синиц легче переживают зиму

N+1
Как работают солнцезащитные кремы и почему они нужны Как работают солнцезащитные кремы и почему они нужны

Солнечный свет - источник не только тепла и жизни, но и опасного ультрафиолета

Популярная механика
Что такое «социальный статус» слова Что такое «социальный статус» слова

Как изменения в языке отражаются на нас

СНОБ
Раздражение: понять и обезвредить Раздражение: понять и обезвредить

Почему мы не всегда понимаем истинную причину своего раздражения

Psychologies
Микропенис, гипоспадия и проблемы с яичками: чем болел Гитлер Микропенис, гипоспадия и проблемы с яичками: чем болел Гитлер

У Адольфа Гитлера был целый ворох заболеваний, как физических, так и психических

Популярная механика
Почему изоляция влияет на твое либидо: 7 советов, как его вернуть Почему изоляция влияет на твое либидо: 7 советов, как его вернуть

Разбираемся, как именно пандемия влияет на либидо, и что с этим делать

Playboy
Двое в комнате Двое в комнате

Дарья Василькова спроектировала квартиру для друзей-рестораторов

AD
Почему Google отказался делиться искусственным интеллектом с нефтяниками Почему Google отказался делиться искусственным интеллектом с нефтяниками

Google отказался помогать нефтяникам в разведке и добыче сырья

Forbes
«Мамы в восторге»: как частные детские сады и спортивные секции подстроились под пандемию «Мамы в восторге»: как частные детские сады и спортивные секции подстроились под пандемию

Детский сектор сокращает расходы, чтобы после пандемии вернуться в офлайн

Forbes
Почему человек спит: таинственный механизм Почему человек спит: таинственный механизм

Как мозг заставляет человека пролежать почти без движения семь и более часов?

Популярная механика
Новая глава семьи: кто такие stay-at-home dads — «домашние папы» Новая глава семьи: кто такие stay-at-home dads — «домашние папы»

Что означает выпущенная Lego в 2016 году фигурка «домохозяина»?

Esquire
В прилежащем ядре мозга моногамных полевок нашли нейроны приближения к партнеру В прилежащем ядре мозга моногамных полевок нашли нейроны приближения к партнеру

Они могут помочь уточнить то, как формируются прочные моногамные связи

N+1
Открыть в приложении