Войти
Ридберговское вещество - экзотическая фаза материи, образованная ридберговскими атомами ; это было предсказано около 1980 года Э. А. Маныкин, М. И. Ozhovan и П.П. Полуэктов. Он образован из различных элементов, таких как цезий, калий, водород и азот ; были проведены исследования теоретических возможностей, таких как натрий, бериллий, магний и кальций. Было высказано предположение, что это материал, из которого могут возникать диффузные межзвездные полосы. Круговые ридберговские состояния, в которых внешний электрон находится на плоской круговой орбите, являются наиболее долгоживущими, их время жизни достигает нескольких часов, и они являются наиболее распространенными.
Планарный ридберговский кластер из 19 атомов. На седьмом уровне возбуждения спектроскопия кластеров K 19 показала, что расстояние связи составляет 5,525 нм. 
Схема распределения валентных электронов в ридберговском веществе из возбужденных (n = 10) атомов Cs. Ридберговское вещество обычно состоит из гексагональных плоских кластеров ; они не могут быть очень большими из-за эффекта замедления, вызванного конечной скоростью скорости света. Следовательно, они не газы или плазма; они также не твердые или жидкие; они больше всего похожи на пылевую плазму с небольшими кластерами в газе. Хотя вещество Ридберга можно изучать в лаборатории с помощью лазерного зондирования, самый крупный кластер состоит всего из 91 атома, но было показано, что он находится за протяженными облаками в космосе и верхними слоями атмосферы планет. Связь в ридберговской материи вызвана делокализацией высокоэнергетических электронов с образованием общего состояния с более низкой энергией. Делокализация электронов заключается в формировании стоячих волн на петлях, окружающих ядра, создавая квантованный угловой момент и определяющие характеристики ридберговской материи. Это обобщенный металл с точки зрения квантовых чисел, влияющих на размер петли, но ограниченный требованием связывания для сильной электронной корреляции; он показывает обменно-корреляционные свойства, аналогичные ковалентной связи. Электронное возбуждение и колебательное движение этих связей можно изучать с помощью спектроскопии комбинационного рассеяния света.
Схема эффективного потенциала в ячейке Вигнера-Зейтца ридберговского вещества, состоящего из возбужденных (n = 10) атомов Cs. По причинам, которые до сих пор обсуждаются в физическом сообществе из-за отсутствия методов наблюдения за скоплениями, ридберговское вещество очень устойчиво к распаду при испускании излучения; характерное время жизни кластера при n = 12 составляет 25 секунд. Приведенные причины включают отсутствие перекрытия между возбужденным и основным состояниями, запрещение переходов между ними и обменно-корреляционные эффекты, затрудняющие излучение из-за необходимости туннелирования, вызывающего длительную задержку затухания возбуждения. Возбуждение играет роль в определении продолжительности жизни, при этом более высокое возбуждение дает более длительный срок службы; n = 80 дает время жизни, сопоставимое с возрастом Вселенной.
| п | d (нм) | D (см -3) |
|---|---|---|
| 1 | 0,153 | 2,8 × 10 23 |
| 4 | 2,45 | |
| 5 | 3,84 | |
| 6 | 5,52 | |
| 10 | 15.3 | 2,8 × 10 17 |
| 40 | 245 | |
| 80 | 983 | |
| 100 | 1534 | 2,8 × 10 11 |
В обычных металлах межатомные расстояния почти постоянны в широком диапазоне температур и давлений; это не относится к ридберговской материи, расстояния и свойства которой сильно меняются в зависимости от возбуждений. Ключевой переменной при определении этих свойств является главное квантовое число n, которое может быть любым целым числом больше 1; самые высокие значения, сообщенные для него, составляют около 100. Расстояние связи d в веществе Ридберга определяется выражением
где a 0 - боровский радиус. Примерный коэффициент 2,9 был сначала определен экспериментально, а затем измерен методом ротационной спектроскопии в различных кластерах. Примеры рассчитанного таким образом d вместе с выбранными значениями плотности D приведены в таблице рядом.
Подобно бозонам, которые могут конденсироваться с образованием конденсатов Бозе – Эйнштейна, ридберговская материя может конденсироваться, но не так, как бозоны. Причина этого в том, что ридберговская материя ведет себя аналогично газу, а это означает, что ее нельзя конденсировать без удаления энергии конденсации; если этого не сделать, произойдет ионизация. Все решения этой проблемы до сих пор включают использование прилегающей поверхности тем или иным способом, лучший из которых - испарение атомов, из которых должна образоваться ридберговская материя, и сохранение энергии конденсации на поверхности. Используя атомы цезия, покрытые графитом поверхности и термоэлектронные преобразователи в качестве сдерживающих факторов, работа выхода поверхности составила 0,5 эВ, что указывает на то, что кластер находится между девятым и четырнадцатым уровнями возбуждения.
В обзоре представлена информация о веществе Ридберга и возможных приложениях для разработки чистой энергии, катализаторов, исследования космических явлений и использования в датчиках.
