Một nguyên tử Rydberg là một nguyên tử có một electron trải qua phần lớn thời gian của nó ở xa hạt nhân. Các nguyên tử Rydberg, thường được sản xuất nhân tạo, có thể có các chiều kích lớn hơn hàng nghìn lần so với các nguyên tử tiêu biểu hay các phân tử đơn giản.
Sơ đồ một lại phân tử mới với các chiều kích tương đối khổng lồ, do các nhà khoa học tại Trung tâm Thiên văn Vật lí Harvard-Smithsonian thiết kế ra trên lí thuyết. Phân tử mới có thể sử dụng trong các tình huống cực lạnh khi một phân tử bình thường liên kết với một nguyên tử ở một trạng thái lớn bị kích thích, thí dụ thể hiện ở đây với potassium-rubidium (KRb; các đốm màu xanh lục và xanh lá) kết hợp thành một nguyên tử lớn bị kích thích của rubidium (đốm màud dỏ và đám mây electron màu xám). Ảnh: S. Rittenhouse và H. Sadeghpour
Vì những kẻ khổng lồ này đẩy lùi ranh giới ngoài của kiến thức vật lí nguyên tử hiện nay của chúng ta nên chúng thật sự có sức cuốn hút, nhưng các nhà khoa học còn tự hỏi không biết các tính chất cực độ của chúng có ích gì hay không.
Hai nhà khoa học Seth Rittenhouse và Hossein Sadeghpour đã sử dụng các tính chất đã biết của các nguyên tử Rydberg để “phát minh”, trên lí thuyết, một loại phân tử khổng lồ và tiên đoán các tính chất của nó.
Họ ghép một nguyên tử Rydberg rubidium khổng lồ với một phân tử potassium-rubidium bình thường. Giống như đa số các phân tử, phân tử potassium-rubidium có một chút chia tách điện tích nội gây ra bởi những sự biến thiên khác nhau trong hai hạt nhân của nó.
Cấu trúc điện tích đó cho phép các nhà khoa học chỉ ra rằng người ta có thể liên kết nguyên tử Rydberg để tại ra một phân tử còn lớn hơn cả nguyên tử khổng lồ ấy.
Ngoài ra, dạng mới lạ kì này của vật chất sẽ có một cấu trúc nội giữ lại thông tin về sự phân chia điện tích của nguyên tử Rydberg lẫn đối tác phân tử của nó, một tính chất có thể hữu ích trong việc tạo ra một “bit” lượng tử có thể một ngày nào đó được sử dụng trong các máy tính lượng tử.
Mặc dù phát minh này hiện nay cần được hiện thực hóa trong phòng thí nghiệm, nhưng nghiên cứu đã chứng tỏ rằng một họ phân tử mới trên nguyên tắc có thể thu được từ sự kết hợp các nguyên tử khổng lồ trong những cấu hình được điều khiển khéo léo.
- Trần Duy Khắc (theo PhysOrg.com)
