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
Ночные кошмары у взрослых: 7 частых причин и способы борьбы Ночные кошмары у взрослых: 7 частых причин и способы борьбы

Что вызывает тревожные и страшные сны и как с ними бороться?

Playboy
Рю Мураками: Пирсинг Рю Мураками: Пирсинг

Первые главы из романа Рю Мураками

СНОБ
Пока не приняли закон: отрывок из книги Дианы Садреевой «Ты не виновата: почему домашнее насилие – это не про любовь» Пока не приняли закон: отрывок из книги Дианы Садреевой «Ты не виновата: почему домашнее насилие – это не про любовь»

Фрагмент пятой части книги Дианы Садреевой о домашнем насилии

Esquire
Новые записки Хендрика Груна из амстердамской богадельни Новые записки Хендрика Груна из амстердамской богадельни

Главы из дневника Хендрика Груна — жителя амстердамского дома опеки

СНОБ
Следы крупных птерозавров в Корее приписали наземным двуногим крокодиломорфам Следы крупных птерозавров в Корее приписали наземным двуногим крокодиломорфам

Считалось, что большие птерозавры передвигались по земле на задних конечностях

N+1
Последняя эпопея Последняя эпопея

Этот ижевский проект во второй половине 80‑х годов стал известным на всю страну

Мото
Московское метро: как строился подземный город Московское метро: как строился подземный город

У Московского метро хватает своих легенд и занимательных фактов

Популярная механика
Американский литературный критик нашла связь между произведениями Льва Толстого и протестами в США Американский литературный критик нашла связь между произведениями Льва Толстого и протестами в США

Взгляды позднего Льва Толстого оказались очень близки американцам

Esquire
Более тысячи лет назад майя покинули одну из своих столиц, Тикаль. Теперь нам известно почему Более тысячи лет назад майя покинули одну из своих столиц, Тикаль. Теперь нам известно почему

Жители города Тикаль остались без питьевой воды

National Geographic
Евгения Сафонова — главный режиссер-визионер российского театра Евгения Сафонова — главный режиссер-визионер российского театра

Евгения Сафонова первой заговорила об экологических катастрофах со сцены

Собака.ru
Дома без папы Дома без папы

Дарья Мельникова самоизолировалась на страницах MAXIM без масок и одежды

Maxim
Крутой сюжет и горячие актеры: 7 сериалов для фанатов Крутой сюжет и горячие актеры: 7 сериалов для фанатов

Подборка сериалов, похожих на «Бумажный дом»

Cosmopolitan
Аноним раскрыл секреты жителей маленького городка — и шантажировал их 10 лет Аноним раскрыл секреты жителей маленького городка — и шантажировал их 10 лет

За несколько недель в далеком 1976 году город переменился до неузнаваемости

Cosmopolitan
Анна Датская, королева Англии, Шотландии и Ирландии Анна Датская, королева Англии, Шотландии и Ирландии

Как Анна Датская стала королевой трех разных стран?

Дилетант
Перегрев не мешает гепардам охотиться Перегрев не мешает гепардам охотиться

Опровержение давнего мифа об охоте гепардов

National Geographic
«Прекрасная эпоха»: сказка о потерянном времени «Прекрасная эпоха»: сказка о потерянном времени

Ностальгия способна сыграть с нами злую шутку

Psychologies
Опережая некролог Опережая некролог

Отрывок из мемуаров Александра Ширвиндта «Опережая некролог»

СНОБ
Не время хоронить Не время хоронить

Василий Степанов о первом фильме фем-бондианы

Weekend
В деньгах или в их количестве? В деньгах или в их количестве?

Многие уверены, что увеличение доходов сделает нас счастливее. Так ли это?

Psychologies
Ягуаров в Центральной и Южной Америке стали убивать чаще в 200 раз (или даже больше) Ягуаров в Центральной и Южной Америке стали убивать чаще в 200 раз (или даже больше)

С чем связан всплеск браконьерства в Центральной и Южной Америке

National Geographic
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
Как полотна Рубенса, Ван Дейка и Йорданса оказались в маленьком уральском городе Как полотна Рубенса, Ван Дейка и Йорданса оказались в маленьком уральском городе

Какие редкости хранятся в маленьком городке Ирбит

Культура.РФ
Спаривание наградило мышей лишним весом и сократило их жизнь Спаривание наградило мышей лишним весом и сократило их жизнь

Как спаривание способно изменить физиологию самок мышей

N+1
Великий комбинатор Великий комбинатор

Знаменитый аферист времен великой депрессии Виктор Люстиг

Вокруг света
Жизнь в нестабильной среде подготовила инвазивного рачка к захвату пресных вод Жизнь в нестабильной среде подготовила инвазивного рачка к захвату пресных вод

Подспорье при освоении пресных водоемов

N+1
Перестройка 2.0 Перестройка 2.0

Соосновательница Novikov School делится прогнозами о будущем ресторанной сферы

РБК
Каким получился новый альбом Леди Гаги Каким получился новый альбом Леди Гаги

Писатель Сергей Кумыш рассказал, что захотела сказать миру Леди Гага на этот раз

РБК
Анна Пармас Анна Пармас

Режиссер клипов «Ленинграда» Анна Пармас сняла первое большое кино

Собака.ru
А без воды… А без воды…

Автор статьи говорит о воде, как о предмете первой необходимости

Наука и жизнь
Открыть в приложении