Heavy Rydberg system
ભારે રાયડબર્ગ પ્રણાલીમાં નબળા બંધાયેલા હકારાત્મક અને નકારાત્મક આયનનો સમાવેશ થાય છે જે તેમના દળના સામાન્ય કેન્દ્રની પરિક્રમા કરે છે. આવી પ્રણાલીઓ પરંપરાગત રાયડબર્ગ અણુ સાથે ઘણા ગુણધર્મો ધરાવે છે અને પરિણામે તેને કેટલીકવાર ભારે રાયડબર્ગ અણુ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. જ્યારે આવી પ્રણાલી આયનીય રીતે બંધાયેલા અણુનો એક પ્રકાર છે, ત્યારે તેને મોલેક્યુલર રાયડબર્ગ સ્થિતિ સાથે ભેળસેળ ન કરવી જોઈએ, જે ફક્ત એક અથવા વધુ અત્યંત ઉત્તેજિત ઇલેક્ટ્રોન ધરાવતો અણુ છે. રાયડબર્ગ અણુના વિશિષ્ટ ગુણધર્મો મોટા ચાર્જ વિભાજન અને પરિણામી હાઇડ્રોજેનિક પોટેન્શિયલમાંથી આવે છે. ભારે રાયડબર્ગ પ્રણાલીના બે ઘટકો વચ્ચેનું અત્યંત મોટું વિભાજન દરેક આયન દ્વારા જોવામાં આવતી લગભગ સંપૂર્ણ 1/r હાઇડ્રોજેનિક ક્ષમતામાં પરિણમે છે. હકારાત્મક આયનને હાઇડ્રોજન પરમાણુના કેન્દ્રક જેવું જ જોઈ શકાય છે, જેમાં નકારાત્મક આયન ઇલેક્ટ્રોનની ભૂમિકા ભજવે છે. પ્રજાતિઓ અત્યાર સુધીની સૌથી સામાન્ય રીતે અભ્યાસ કરાયેલી પ્રણાલી એ પ્રણાલી છે, જેમાં આયન સાથે બંધાયેલા પ્રોટોનનો સમાવેશ થાય છે. આ પ્રણાલીનું સૌપ્રથમ 2000માં કેનેડાની યુનિવર્સિટી ઓફ વોટરલૂના એક જૂથ દ્વારા નિરીક્ષણ કરવામાં આવ્યું હતું. આયનની રચનાને શાસ્ત્રીય રીતે સમજી શકાય છે; કારણ કે હાઇડ્રોજન અણુમાં એક ઇલેક્ટ્રોન હકારાત્મક રીતે ચાર્જ કરેલા ન્યુક્લિયસને સંપૂર્ણપણે રક્ષણ આપી શકતું નથી, તેથી નજીકમાં લાવવામાં આવેલ અન્ય ઇલેક્ટ્રોન એક આકર્ષક બળ અનુભવે છે. જ્યારે આ શાસ્ત્રીય વર્ણન સામેલ ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ માટે લાગણી મેળવવા માટે સરસ છે, તે એક અતિશય સરળીકરણ છે; અન્ય ઘણા અણુઓ હાઇડ્રોજન કરતાં વધુ ઇલેક્ટ્રોન આકર્ષણ ધરાવે છે. સામાન્ય રીતે નકારાત્મક આયન બનાવવાની પ્રક્રિયા અણુ ઇલેક્ટ્રોનના શેલો ભરીને ઓછી ઊર્જા રચના દ્વારા ચલાવવામાં આવે છે. ભારે રાયડબર્ગ પ્રણાલીઓ ઉત્પન્ન કરવા માટે માત્ર થોડી સંખ્યામાં અણુઓનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો છે, જોકે સિદ્ધાંતમાં હકારાત્મક ઇલેક્ટ્રોન આકર્ષણ ધરાવતો કોઈપણ અણુ હકારાત્મક આયન સાથે જોડાઈ શકે છે. ઉપયોગમાં લેવાતી પ્રજાતિઓમાં સમાવેશ થાય છે, અને. ફ્લોરિન અને ઓક્સિજન ખાસ કરીને તેમના ઉચ્ચ ઇલેક્ટ્રોન આકર્ષણ, ઉચ્ચ આયનીકરણ ઊર્જા અને પરિણામે ઉચ્ચ ઇલેક્ટ્રોનગેટિવિટીને કારણે પસંદ કરવામાં આવે છે. ઉત્પાદન ભારે રાયડબર્ગ પ્રણાલીઓના ઉત્પાદનમાં મુશ્કેલી એક ઊર્જાસભર માર્ગ શોધવામાં ઊભી થાય છે, જેના દ્વારા અણુને આયન જોડી બનાવવા માટે માત્ર યોગ્ય ઊર્જા સાથે ઉત્તેજિત કરી શકાય છે, જેમાં ઓટોડિસોસિયેશન (અણુઓમાં ઓટોઆયનકરણ જેવી પ્રક્રિયા) અથવા અથડામણ અથવા સ્થાનિક ક્ષેત્રોને કારણે ઝડપી વિઘટન કરવા માટે પૂરતી આંતરિક ઊર્જા નથી. હાલમાં ભારે રાયડબર્ગ પ્રણાલીઓનું ઉત્પાદન જટિલ વેક્યૂમ અલ્ટ્રા-વાયોલેટ (એવું કહેવાય છે કારણ કે તે હવામાં મજબૂત રીતે શોષાય છે અને સમગ્ર પ્રણાલીને વેક્યૂમ ચેમ્બરમાં બંધ કરવાની જરૂર પડે છે) અથવા મલ્ટી-ફોટોન સંક્રમણો (લગભગ એક સાથે બહુવિધ ફોટોનના શોષણ પર આધાર રાખે છે) પર આધાર રાખે છે, જે બંને બિનકાર્યક્ષમ છે અને ઉચ્ચ આંતરિક ઊર્જા ધરાવતી પ્રણાલીઓમાં પરિણમે છે. લાક્ષણિકતાઓ ભારે રાયડબર્ગ પ્રણાલીમાં બંધની લંબાઈ લાક્ષણિક ડાયટોમિક પરમાણુ કરતાં 10,000 ગણી મોટી હોય છે. લાક્ષણિક હાઇડ્રોજન જેવી વર્તણૂક ઉત્પન્ન કરવાની સાથે, આ તેમને બાહ્ય વિદ્યુત અને ચુંબકીય ક્ષેત્રો દ્વારા વિક્ષેપ માટે અત્યંત સંવેદનશીલ પણ બનાવે છે. ભારે રાયડબર્ગ પ્રણાલીઓમાં પ્રમાણમાં મોટા પ્રમાણમાં ઘટાડેલા દળ હોય છે, જે આના દ્વારા આપવામાં આવે છેઃ આ ખૂબ જ ધીમી સમય ઉત્ક્રાંતિ તરફ દોરી જાય છે, જે તેમને અવકાશી અને ઊર્જાસભર બંને રીતે હેરફેર કરવાનું સરળ બનાવે છે, જ્યારે તેમની ઓછી બંધનકર્તા ઊર્જા તેમને ક્ષેત્રના વિયોજન અને પરિણામી આયનોની શોધ દ્વારા શોધવા માટે પ્રમાણમાં સરળ બનાવે છે, જેને થ્રેશોલ્ડ આયન-જોડી ઉત્પાદન સ્પેક્ટ્રોસ્કોપી તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. કેપ્લરનો ત્રીજો નિયમ જણાવે છે કે ભ્રમણકક્ષાનો સમયગાળો અર્ધ-મુખ્ય અક્ષના સમઘનના પ્રમાણસર હોય છે; આ કૂલમ્બ બળ પર લાગુ કરી શકાય છેઃ જ્યાં સમય-સમયગાળો છે, તે ઘટાડેલું દળ છે, તે અર્ધ-મુખ્ય અક્ષ છે અને. શાસ્ત્રીય રીતે આપણે કહી શકીએ કે મોટા ઘટાડેલા દળવાળી પ્રણાલીનો ભ્રમણકક્ષા સમયગાળો લાંબો હોય છે. યાંત્રિક રીતે ક્વોન્ટમ, સિસ્ટમમાં મોટા પ્રમાણમાં ઘટેલું દળ ઊર્જાના સ્તરોના સાંકડા અંતર તરફ દોરી જાય છે અને તરંગ કાર્યના સમય-ઉત્ક્રાંતિનો દર આ ઊર્જા અંતર પર આધાર રાખે છે. આ ધીમી સમય-ઉત્ક્રાંતિ ભારે રાયડબર્ગ પ્રણાલીઓને ક્વોન્ટમ પ્રણાલીઓની ગતિશીલતાની પ્રાયોગિક તપાસ માટે આદર્શ બનાવે છે. સંદર્ભો અણુ, પરમાણુ અને ઓપ્ટિકલ ભૌતિકશાસ્ત્ર