2016.08.09. - A hidrogénmolekula új 'tulajdonságát' fedezték fel

A Hokkaido University kutatóinak laboratóriumi kísérletei alapján parányi jégszemcsék felszínén a két atomból álló hidrogénmolekula két energiaállapota közötti átalakulás üteme erősen függ a hőmérséklettől.

Az Univerzumban a leggyakoribb elem a hidrogén, molekulája két hidrogénatomból áll össze az űrben szabadon mozgó apró jégszemcsék felületén. A hidrogénmolekulának, attól függően, hogy a protonok spinjei egymáshoz képest hogyan állnak, két energiaállapota van, eszerint beszélünk orto- és parahidrogénről. A magasabb energiájú ortohidrogénben a spinek állása megegyezik, az alacsonyabb energiájú parahidrogénben pedig ellentétes. Szélsőségesen alacsony hőmérsékletű jégszemcsék felszínén előbbi energiafelszabadulás közben utóbbiba alakul, bár a folyamat pontos részletei még nem teljesen világosak. A jégszemcsékről leszakadó hidrogénmolekulák aktuális energiaállapota alapvető szerepet játszik a molekuláris evolúcióban, amelynek során az űrben nagyon hosszú idő alatt molekulák egész sora alakul(t) ki.

Az ortohidrogén jégszemcsék felszínén történő parahidrogénné alakulásának üteme erősen függ a jég hőmérsékletétől. Emiatt az energiafelszabadulással járó folyamat molekuláris evolúcióban játszott szerepe is felülvizsgálatra szorulhat.
[Naoki Watanabe, Hokkaido University]

Naoki Watanabe vezetésével a Hokkaido University kutatói olyan kísérletet fejlesztettek, amelyben meg tudták határozni az orto- és parahidrogén arányát mesterségesen létrehozott jégszemcsék felületén. A vizsgálatok során azt tapasztalták, hogy egy viszonylag szűk hőmérséklet-tartományban, -264 °C és -257 °C között az ortohidrogén parahidrogénné alakulásának üteme az idő előrehaladtával drámaian megváltozott. Így a világon először mutattak rá arra, hogy az eddig vélttel ellentétben az energiafelszabadulással járó folyamat üteme erősen függ a hőmérséklettől. Az új eredmény alapján valószínűleg a molekuláris evolúcióra vonatkozó korábbi elméleteket is felül kell majd vizsgálni.

A japán kutatók kísérleti berendezése, amellyel a hidrogénmolekula jégszemcsék felszínén történő átalakulását tanulmányozták.
[Naoki Watanabe, Hokkaido University]

Az eredményeket részletező szakcikk a Physical Review Letters c. folyóiratban jelent meg.

Forrás:

• ScienceDaily 2016.07.22.