(e,gamma,2e) Threshold Spectroscopy - A new method to study collisional excitation of atoms using combined laser and electron beams
(e,gamma,2e) 阈值光谱 - 一种使用激光和电子束组合来研究原子碰撞激发的新方法
基本信息
- 批准号:EP/W003864/1
- 负责人:
- 金额:$ 64.38万
- 依托单位:
- 依托单位国家:英国
- 项目类别:Research Grant
- 财政年份:2022
- 资助国家:英国
- 起止时间:2022 至 无数据
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
Since the foundation of modern physics where Rutherford and collaborators discovered the structure of the atom in Manchester and Neils Bohr developed the first quantum theory, collision experiments between an incident particle and an atomic target have provided physicists with precise details on the nature of matter. Rutherford's experiments probed the nucleus and its size using alpha particles, leading to modern nuclear physics. The work of Franck and Hertz soon after used electron beams to probe the structure of the electrons surrounding the nucleus. This work lead to the development of modern quantum theory and atomic physics. Since that time our understanding of the atom and its structure (which has been learned through developing theories and more sophisticated experiments) has paved the way to the development of almost all technologies that we use today. Key to these successes and to the future development of new and emerging technologies is the close collaboration between experimentalists who measure the interactions to high precision and theoreticians who develop the quantum theories that describe these processes. By testing theory with experiment the models are refined and improved, allowing them to accurately predict what happens in many areas of modern science and industry. Processes where the models have direct application include the development of new lasers, in Tokomaks for the generation of fusion energy, in the earth's upper atmosphere (including the ozone layer and ionosphere) and in areas of astrophysical interest including for models of stellar atmospheres and in the atmosphere of exoplanets. Understanding excitation of atoms by electron impact hence plays an essential role in testing different models of the interaction. Results from experiment and theory have converged in recent years, with the models now agreeing well when compared to existing experimental data. The conventional experiments that are used are however limited due to the low efficiency of the detectors or due to limitations of the techniques that are adopted. They therefore cannot measure the excitation of a wide range of target states, including higher lying states that have long lifetimes and metastable states where the atom effectively 'stores' the energy imparted by the collision for a long time. Understanding excitation of these 'metastable' atoms hence is important in many different areas.The new technique that has been proposed here will allow these types of interactions to be studied for the first time. This will be carried out by using a very precise laser beam to further excite the atoms created by the collision to a highly excited Rydberg state that is very close to ionization. These 'Rydberg atoms' can be huge - we can make neutral atoms in our laboratory that have diameters around 1/10th that of a human hair. These enormous atoms can very easily be ionized by applying a small electric field that releases the electron from the atom, which we can then detect. By measuring the ensuing electron yield and by changing the polarization of the laser beam, we can then extract all information about the initial collision in a unique way and with high efficiency. The new experimental technique proposed here hence complements that of existing methods without suffering from the technological limitations that occur with them. The experiments will therefore provide new data to test the quantum models, allowing them to be further refined, enhanced and improved.
卢瑟福和他的合作者在曼彻斯特发现了原子的结构,尼尔斯·玻尔提出了第一个量子理论,自现代物理学建立以来,入射粒子和原子目标之间的碰撞实验为物理学家提供了关于物质本质的精确细节。卢瑟福的实验利用α粒子探测了原子核及其大小,开创了现代核物理学。不久之后,弗兰克和赫兹的工作使用电子束探测原子核周围电子的结构。这项工作导致了现代量子理论和原子物理学的发展。从那时起,我们对原子及其结构的理解(通过不断发展的理论和更复杂的实验来了解)为我们今天使用的几乎所有技术的发展铺平了道路。这些成功的关键和新兴技术的未来发展是密切合作的实验家谁测量的相互作用,以高精度和理论家谁发展量子理论,描述这些过程。通过用实验检验理论,这些模型得到了完善和改进,使它们能够准确地预测现代科学和工业许多领域发生的事情。这些模型有直接应用的过程包括开发新的激光器,在托科马克用于产生聚变能,在地球的高层大气(包括臭氧层和电离层),以及在天体物理学感兴趣的领域,包括恒星大气模型和系外行星的大气。因此,理解电子碰撞对原子的激发在测试相互作用的不同模型中起着至关重要的作用。近年来,实验和理论的结果趋于一致,模型与现有的实验数据相比较,现在符合得很好。然而,由于探测器的低效率或所采用的技术的限制,所使用的传统实验受到限制。因此,它们无法测量大范围目标态的激发,包括具有长寿命的高能级态和亚稳态,其中原子有效地“储存”了长时间碰撞所传递的能量。因此,了解这些“亚稳态”原子的激发在许多不同的领域都很重要。这里提出的新技术将允许首次研究这些类型的相互作用。这将通过使用非常精确的激光束来进一步激发由碰撞产生的原子,使其达到非常接近电离的高度激发里德伯态来实现。这些“里德伯原子”可以是巨大的——我们可以在实验室里制造出直径约为人类头发十分之一的中性原子。这些巨大的原子可以很容易地被电离,只要施加一个小电场,从原子中释放出电子,然后我们就可以探测到。通过测量随后的电子产率和改变激光束的偏振,我们可以以一种独特的方式高效地提取出关于初始碰撞的所有信息。因此,这里提出的新的实验技术是对现有方法的补充,而不会受到与之相关的技术限制。因此,这些实验将为测试量子模型提供新的数据,使它们能够进一步完善、增强和改进。
项目成果
期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Measurement of argon ( e , 2 e ) differential cross sections in the perpendicular plane from 5 to 200 eV above the ionization threshold
在高于电离阈值 5 至 200 eV 的垂直平面内测量氩 ( e , 2 e ) 微分截面
- DOI:10.1103/physreva.105.042815
- 发表时间:2022
- 期刊:
- 影响因子:2.9
- 作者:Patel M
- 通讯作者:Patel M
Laser-atom interaction simulator derived from quantum electrodynamics
基于量子电动力学的激光-原子相互作用模拟器
- DOI:10.1103/physreva.105.053117
- 发表时间:2022
- 期刊:
- 影响因子:2.9
- 作者:Patel M
- 通讯作者:Patel M
Evolution of the xenon ( e , 2 e ) differential cross section from a coplanar geometry to the perpendicular plane in the intermediate-energy regime
中能状态下氙 ( e , 2 e ) 微分截面从共面几何到垂直平面的演化
- DOI:10.1103/physreva.105.032818
- 发表时间:2022
- 期刊:
- 影响因子:2.9
- 作者:Patel M
- 通讯作者:Patel M
Measurements of the Kr (e, 2e) differential cross section in the perpendicular plane, from 2 eV to 120 eV above the ionization threshold
垂直平面中 Kr (e, 2e) 微分截面的测量,电离阈值以上 2 eV 至 120 eV
- DOI:10.48550/arxiv.2304.00956
- 发表时间:2023
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Murray A
- 通讯作者:Murray A
An undergraduate physics experiment to measure the frequency-dependent impedance of inductors using an Anderson bridge
使用安德森电桥测量电感器频率相关阻抗的本科物理实验
- DOI:10.1119/5.0148114
- 发表时间:2023
- 期刊:
- 影响因子:0.9
- 作者:Murray A
- 通讯作者:Murray A
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:
{{ item.doi }} - 发表时间:
{{ item.publish_year }} - 期刊:
- 影响因子:{{ item.factor }}
- 作者:
{{ item.authors }} - 通讯作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ patent.updateTime }}
Andrew Murray其他文献
Centennial- to millennial-scale hard rock erosion rates deduced from luminescence-depth profiles
从发光深度剖面推导出百年至千年尺度的硬岩侵蚀率
- DOI:
10.1016/j.epsl.2018.04.017 - 发表时间:
2018-07 - 期刊:
- 影响因子:5.3
- 作者:
Reza Sohbati;Jinfeng Liu;Mayank Jain;Andrew Murray;David Egholm;Richard Paris;Benny Guralnik - 通讯作者:
Benny Guralnik
A National Study of End-of-Life Care Among Older Veterans with Hearing and Vision Loss (RP508)
- DOI:
10.1016/j.jpainsymman.2020.04.100 - 发表时间:
2020-07-01 - 期刊:
- 影响因子:
- 作者:
Joan Carpenter;Mary Ersek;Francis Nelson;Daniel Kinder;Melissa Wachterman;Dawn Smith;Andrew Murray;Melissa Garrido - 通讯作者:
Melissa Garrido
Investigating the Neolithic rubble layers of ‘Ain Ghazal, Jordan, using luminescence dating
- DOI:
10.1007/s12520-024-01947-0 - 发表时间:
2024-02-21 - 期刊:
- 影响因子:2.000
- 作者:
Sahar al Khasawneh;Mohammad Alqudah;Andrew Murray;Ziedan Kafafi - 通讯作者:
Ziedan Kafafi
What differences exist between the lead and trail wrist in extensor carpi ulnaris activity and golf swing joint kinematics in sub-elite golfers?
亚精英高尔夫球手的尺侧腕伸肌活动和高尔夫挥杆关节运动学中,主腕和后腕之间存在哪些差异?
- DOI:
- 发表时间:
2023 - 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:
Patrick G. Robinson;H. Carson;Jim Richards;Andrew Murray;A. D. Duckworth;Doug Campbell - 通讯作者:
Doug Campbell
Luminescence dating of rock surfaces in challenging environments: The case of MIS5e gravelly transgressive lag deposit (Southern Sardinia, West Mediterranean Sea)
- DOI:
10.1016/j.quageo.2024.101630 - 发表时间:
2024-12-01 - 期刊:
- 影响因子:
- 作者:
Giulia Cossu;Daniele Sechi;Reza Sohbati;Andrew Murray;Vincenzo Pascucci;Stefano Andreucci - 通讯作者:
Stefano Andreucci
Andrew Murray的其他文献
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:
{{ item.doi }} - 发表时间:
{{ item.publish_year }} - 期刊:
- 影响因子:{{ item.factor }}
- 作者:
{{ item.authors }} - 通讯作者:
{{ item.author }}
{{ truncateString('Andrew Murray', 18)}}的其他基金
'Double-slit' and multiple-path Interference studies from Rb excited and ionized by high-resolution laser radiation.
高分辨率激光辐射激发和电离铷的“双缝”和多路干涉研究。
- 批准号:
EP/V027689/1 - 财政年份:2021
- 资助金额:
$ 64.38万 - 项目类别:
Research Grant
NSF-Simons Center for Mathematical and Statistical Analysis of Biology
NSF-西蒙斯生物学数学和统计分析中心
- 批准号:
1764269 - 财政年份:2018
- 资助金额:
$ 64.38万 - 项目类别:
Continuing Grant
2017 Molecular Mechanisms in Evolution Gordon Research Conference at Stonehill College Easton, MA
2017 年进化分子机制戈登研究会议在马萨诸塞州伊斯顿斯通希尔学院举行
- 批准号:
1707469 - 财政年份:2017
- 资助金额:
$ 64.38万 - 项目类别:
Standard Grant
Coherent Control and Manipulation of Natural and Un-Natural Parity Contributions to Electron Impact Ionization from Laser-Excited Atoms.
自然和非自然宇称对激光激发原子电子碰撞电离的相干控制和操纵。
- 批准号:
EP/P00671X/1 - 财政年份:2017
- 资助金额:
$ 64.38万 - 项目类别:
Research Grant
Collaborative Research: Variable Geometry Dies for Polymer Extrusion
合作研究:用于聚合物挤出的可变几何模具
- 批准号:
1234374 - 财政年份:2012
- 资助金额:
$ 64.38万 - 项目类别:
Standard Grant
A new method for studying laser and electron interactions for a wide range of atomic targets - collision studies in an optical enhancement cavity
研究各种原子目标的激光和电子相互作用的新方法 - 光学增强腔中的碰撞研究
- 批准号:
EP/G068690/1 - 财政年份:2009
- 资助金额:
$ 64.38万 - 项目类别:
Research Grant
Collaborative Research: Part Orienting Devices (PODs) - Novel Devices for Spatial Assembly Tasks
协作研究:零件定向设备 (POD) - 用于空间装配任务的新型设备
- 批准号:
0422731 - 财政年份:2004
- 资助金额:
$ 64.38万 - 项目类别:
Continuing Grant
相似国自然基金
铂族单原子的配位环境调控缺陷型氮化碳光驱动2e-ORR选择性
- 批准号:CSTB2023NSCQ-BHX0231
- 批准年份:2023
- 资助金额:10.0 万元
- 项目类别:省市级项目
黄瓜果实2E,6Z-壬二烯醛含量主效基因FNC2.1的图位克隆及功能解析
- 批准号:
- 批准年份:2022
- 资助金额:30 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
粗甘油耐受菌Klebsiella pneumoniae 2e甘油脱水酶的酶学特性与表达调控机制研究
- 批准号:2020JJ5974
- 批准年份:2020
- 资助金额:0.0 万元
- 项目类别:省市级项目
Klebsiella pneumoniae 2e甘油脱水酶高耐受粗甘油的分子机制研究
- 批准号:31900087
- 批准年份:2019
- 资助金额:24.0 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
高效光电催化2e氧还原反应复合电极的构筑及其在燃料电池产能-原位制备H2O2体系中的性能研究
- 批准号:21905311
- 批准年份:2019
- 资助金额:25.0 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
电子碰撞导致He原子电离激发过程的(e, γ2e)三重符合测量
- 批准号:11674332
- 批准年份:2016
- 资助金额:67.0 万元
- 项目类别:面上项目
B样条R矩阵方法对中低能原子(e, 2e)反应的理论研究
- 批准号:11404081
- 批准年份:2014
- 资助金额:25.0 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
用(e, 2e)方法研究若干分子的电子关联效应
- 批准号:11174175
- 批准年份:2011
- 资助金额:73.0 万元
- 项目类别:面上项目
激发态氢气分子(e,2e)反应三重微分截面的高阶波恩近似和two-step mechanism修正
- 批准号:11104247
- 批准年份:2011
- 资助金额:25.0 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
固体表面反射(e,2e)研究
- 批准号:11174268
- 批准年份:2011
- 资助金额:75.0 万元
- 项目类别:面上项目
相似海外基金
CAREER: Understanding the electrochemical properties of physical hole defects on functionalized B/C 2D materials for the 2e- reduction of O2 to H2O2
职业:了解功能化 B/C 2D 材料上物理孔缺陷的电化学特性,用于将 O2 2e 还原为 H2O2
- 批准号:
2048278 - 财政年份:2021
- 资助金额:
$ 64.38万 - 项目类别:
Continuing Grant
Doctorat 2e année
2e Année 博士
- 批准号:
518887-2018 - 财政年份:2020
- 资助金额:
$ 64.38万 - 项目类别:
Alexander Graham Bell Canada Graduate Scholarships - Doctoral
Production de microalgues à partir de carbone résiduel pour une implantation dans la bioraffinerie de 2e génération
微藻生产和第二代生物炼制厂植入的碳残渣部分
- 批准号:
535877-2018 - 财政年份:2020
- 资助金额:
$ 64.38万 - 项目类别:
Collaborative Research and Development Grants
Production de microalgues à partir de carbone résiduel pour une implantation dans la bioraffinerie de 2e génération
微藻生产和第二代生物炼制厂植入的碳残渣部分
- 批准号:
535877-2018 - 财政年份:2019
- 资助金额:
$ 64.38万 - 项目类别:
Collaborative Research and Development Grants
Development of a scale for overexcitability in intellectual gifted.
制定智力天才过度兴奋量表。
- 批准号:
19K02935 - 财政年份:2019
- 资助金额:
$ 64.38万 - 项目类别:
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Analysis of the genome and toxigenicity of Shiga toxin 2e-producing Escherichia coli and development of a method for the identification of the high risk strains
产志贺毒素2e大肠杆菌基因组及产毒性分析及高危菌株鉴定方法的建立
- 批准号:
19H03133 - 财政年份:2019
- 资助金额:
$ 64.38万 - 项目类别:
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
Doctorat 2e année
2e Année 博士
- 批准号:
518887-2018 - 财政年份:2019
- 资助金额:
$ 64.38万 - 项目类别:
Alexander Graham Bell Canada Graduate Scholarships - Doctoral
2e Atelier de travail sur l'avenir de l'entrepreneuriat forestier
2e 森林企业家之路工作工作室
- 批准号:
523237-2018 - 财政年份:2018
- 资助金额:
$ 64.38万 - 项目类别:
Connect Grants Level 2
FREQUENCY: Évaluation de l'impact et de la performance de la stratégie de dépistage des malformations cardiaques congénitales au Québec
频率:魁北克先天性心脏病治疗策略的影响和绩效评估
- 批准号:
406363 - 财政年份:2018
- 资助金额:
$ 64.38万 - 项目类别:
Studentship Programs
L'entreprise au service de I'innovation (2e édition)
创新服务企业(第二版)
- 批准号:
532214-2018 - 财政年份:2018
- 资助金额:
$ 64.38万 - 项目类别:
Connect Grants Level 2