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

10 самых скандальных фильмов всех времен 10 самых скандальных фильмов всех времен

Жестокие, провокационные и (неспроста) запрещенные к прокату ленты

Esquire
От любви до трагедии: история отношений Жанны Фриске и Дмитрия Шепелева От любви до трагедии: история отношений Жанны Фриске и Дмитрия Шепелева

15 июня 2020 года исполнилось ровно пять лет со дня смерти Жанны Фриске

Cosmopolitan
«Есть отрасли, в которые сейчас не верят»: как банки усложняют компаниям доступ к деньгам в кризис «Есть отрасли, в которые сейчас не верят»: как банки усложняют компаниям доступ к деньгам в кризис

Российский бизнес во время пандемии столкнулся с новыми проблемами

Forbes
Стволовые клетки в легких приютили туберкулезные бактерии Стволовые клетки в легких приютили туберкулезные бактерии

Ученые обнаружили клетки, которые укрывают туберкулезные бактерии от иммунитета

N+1
«Быть девочкой уже считалось недостатком». История кореянки, которая пошла против традиций «Быть девочкой уже считалось недостатком». История кореянки, которая пошла против традиций

Таэ Юн Ким пережила тяжелое детство, но смогла выжить и стать сильнее

Forbes
Пьяные за рулем: болезнь или преступление? Пьяные за рулем: болезнь или преступление?

Алкоголизм — болезнь, но может ли она быть оправданием для убийцы?

Psychologies
От фишинга до кибербуллинга: как защитить ребенка в интернете От фишинга до кибербуллинга: как защитить ребенка в интернете

Как школы и родители обеспечивают цифровую безопасность детей

СНОБ
История провала: как мы открыли велопрокат и закрыли его через год История провала: как мы открыли велопрокат и закрыли его через год

В российской бизнес-среде не принято рассказывать о неудачах

Inc.
Новая этика: лайфхаки по человечной коммуникации на удаленке Новая этика: лайфхаки по человечной коммуникации на удаленке

Пандемия коронавируса перевела на удаленку сотни тысяч компаний

Inc.
Женщина, которую мы любим: Анна Чиповская — о музыке, откровенных сценах в кино и любимых актерах Женщина, которую мы любим: Анна Чиповская — о музыке, откровенных сценах в кино и любимых актерах

Разговор с актрисой Анной Чиповской

Esquire
Сезонное предложение Сезонное предложение

Какие летние продукты помогут сохранить стройность и зарядиться энергией

Лиза
Назад к природе Назад к природе

Проекты студии CC Arquitectos не дают клиентам замыкаться в четырёх стенах

Robb Report
Кино под открытым небом: как организовать кинотеатр у себя на даче Кино под открытым небом: как организовать кинотеатр у себя на даче

Смотрим кино на природе!

Популярная механика
7 самых молодых женщин-миллиардеров 7 самых молодых женщин-миллиардеров

Выясняем, на чем основано состояние семи самых молодых и богатых женщин мира

РБК
Стволовые клетки мозга обманули гематоэнцефалический барьер Стволовые клетки мозга обманули гематоэнцефалический барьер

Барьер между кровью и тканями головного мозга не так прочен, как считалось ранее

N+1
Орден мальтийского кролика Орден мальтийского кролика

Ради этих ушастых зверюшек мальтийцы способны даже на бунт

Лиза
Королевы подиума Королевы подиума

Вспоминаем супермоделей 90-х, на которых мы мечтали быть похожими

Лиза
Во всем блеске: как использовать глиттер для макияжа глаз и не только Во всем блеске: как использовать глиттер для макияжа глаз и не только

Лето – самое подходящее время для различных экспериментов с макияжем

Cosmopolitan
Программа восстановления лесов в Чили привела к вырубке некоторых лесов под плантации Программа восстановления лесов в Чили привела к вырубке некоторых лесов под плантации

Без вмешательства человека леса запасли бы больше углерода

N+1
Как полюбить свой гнев Как полюбить свой гнев

Общество навесило на гнев ярлык «плохого чувства» и запретило его показывать

Psychologies
Как расстаться с ненужными вещами: 10 идей японца Фумио Сасаки Как расстаться с ненужными вещами: 10 идей японца Фумио Сасаки

Из-за обилия предметов, копившихся годами, японец потерял контроль над жизнью

Psychologies
Человек — венец творения, и прочее вранье Человек — венец творения, и прочее вранье

Шесть распространенных заблуждений об эволюции, популярных среди учителей

Esquire
«Космос. Иллюстрированная история астрономии и космологии» «Космос. Иллюстрированная история астрономии и космологии»

Попытки Жозефа Луи Лагранжа и Пьера-Симона Лапласа объяснить ускорение Луны

N+1
20 000 лье над водой: история летающей подводной лодки 20 000 лье над водой: история летающей подводной лодки

Гениальная идея военных инженеров, которая не может спуститься с небес на землю

Maxim
Древних индейцев уличили в курении сумаха Древних индейцев уличили в курении сумаха

Использование тонизирующих растений — важная часть культуры коренных американцев

N+1
Екатерина Дабижа: «У меня есть захватывающая история, которую я просто не могу не рассказать» Екатерина Дабижа: «У меня есть захватывающая история, которую я просто не могу не рассказать»

Все люди разные, поэтому важно подать им не просто сахар на тарелке

Bones
Расизм для самых маленьких Расизм для самых маленьких

Детская классика как хранилище расистских стереотипов

Weekend
Проблемы с желудком из-за стресса: как справиться? Проблемы с желудком из-за стресса: как справиться?

Если состояние стресса сохраняется надолго, то начинает сказываться на здоровье

Psychologies
Мини-город на районе: зачем бизнес-центрам общественные пространства и что это даёт жителям вокруг Мини-город на районе: зачем бизнес-центрам общественные пространства и что это даёт жителям вокруг

Чем сильнее развита инфраструктура, тем дороже там стоит жилье

VC.RU
Яйцеклетки человека оказались разборчивы в выборе сперматозоидов Яйцеклетки человека оказались разборчивы в выборе сперматозоидов

Оказывается, яйцеклетки избирательно притягивают к себе сперматозоиды

N+1
Открыть в приложении