Rydberg atomu

Tarihçe

Raydberd serilerinin vardılığı ilk kez 1885'te Johann Balmer'in atomik hidrojendeki geçişle ilişkili ışığın dalgaboyu için basit deneysel formulü keşfi ile gösterilmiştir.  Üç yıl sonra İsveçli fizikçi Johannes Rydberg Balmer formulünün Rydberg formulü olarak bilinen daha genel ve sezgisel bir şeklini sundu. Bu formül çok daha yakın boşluklanmış enerji seviyelerinin sınırlı bir alandaki yakınsamasının sonsuz serileri olduğunu göstermiştir.
Bu seriler Niels Bohr ve onun ayrık enerji seviyelerinin gözlemlenmesini sağlayan açısal döndürümün nicelenmiş değerli Hidrojen atomu yarı klasik modeli ile niteliksel olarak 1913'te açıklanmıştır. Gözlenen tayfın tamamen niteliksek türetimi 1926'da Werner Heisenberg ve diğerleri tarafından nicem mekaniğinde yapılan gelişmeler sayesinde Wolfgang Pauli tarafından 1926'da türetilmiştir.

Üretim Yöntemleri

Hidrojen benzeri atomların tek gerçek sabit durumu temel durum n = 1'dir. Rydberg durumları çalışması temel durum atomlarını geniş bir n değeri ile uyarmak için güvenilir bir teknik gerektirir.

Mıknatısiten etkilerin soruşturulması

Rydberg atomlarının büyük boyutları ve düşük bağ enerjileri yüksek mıknatıssal duyarlılığa sebep olur, Χ. Çok geniş mıknatısiten itmeleri uygulayan  Rydberg atomlarında temel halde etkilerin belirlenmesi imkansızdır çünkü mıknatısitim etkileri yörünge alanıyla ölçeklenir ve alan yarıçapın karesiyle orantılıdır, (A ∝ n⁴).

Sıkyükündeki Rydberg atomları

Elektronların ve pozitif iyonların tekrar birleştirilmesinden ötürü Rydberd atomları sıkyükün içinde bolca oluşur. Yüksek kinetik enerjili elektronların ve pozitifi iyonların tekrar birleştirilmesi genelde kendiliğinden iyonlaştırıcı Rydberd durumlarını oluşturken düşük enerjili tekrar birleştirim makul durağan Rydberg atomlarıyla sonuçlanır. Rydberg atomlarının geniş boyları, tedirginliğe duyarlılıkları ve elektrik ve manyetik alanlar tarafıntan iyonlaştırılmaları sıkyükünün özelliklerini belirlemek için önemli birer etkendir.
Rydberg atomlarının yoğunlaşmaları uzun ömürlü salkımlarda gözlenen Rydberg maddesini oluşturur. Salkımların uzun ömürlü olmasına sebebp olan birleşik değerlik elektronları tarafından yoğunlaşmada oluşturulan düzensiz elektron sıvısındaki değişim münasebeti etkileri tarafından Rydberg maddesindeki uyarımsızlık büyük ölçüde engellenmiştir.

Uzaysal fizikte Rydberg atomları

Rydberg atomlarının yıldızlararası uzayda yaygın ve dünyadan gözlenebilir olması tavsiye edilmiştir. Yıldızlararası gaz bulutlarının yoğunlukları çoğu büyüklük sıralamasında dünya üzerindeki en iyi vakum uygulamarından bile daha düşük olduğu için Rydberg durumları çarpışmalar tarafından yok edilmeden uzun bir süre sürekliliği koruyabilir.

Sertçe etkileşen sistemler

Büyük boylarından dolayı, Rydberg atomları çok büyük elektrik çiftkutup döndürümleri segileyebilir. Tedirginlik teorisi kullanılarak yapılan hesaplamalar iki yakın Rydberg atomu arasındaki sert etkileşimlerde sonuçlandığını gösterir.  Göreceli uzun ömürleri ile birleştirilen etkileşimlerin uyumlu kontrolleri onları nicem bilgisayarlarını anlamak için uygun birer aday haline getirir. Bir iki-qubit geçit deneysel olarak ulaşılmamıştır ancak iki belirgin atom arasındaki ve mesoskopik örneklerindeki  tümleşik uyarımların gözlemleri ve şartlı canlılıklar rapor edilmiştir. Sert etkileşimli Rydberg atomları ayrıca onları ilginç bir çalışma haline getiren nicem kritik davranışın bir özelliğidir.