ELTÉ-s kutatók mérése segíti a fizikai világ működésének megértését

Az ELTE Természettudományi Karának kutatói az eddigieknél több tízezerszer pontosabban mérték meg a vízmolekula aprólékos gonddal kiválasztott színképvonalait. Az új módszer segíti a fizikai világ működésének megértését.

A Nature Communications folyóiratban közölt eredmény többek között segít az üvegházhatás tudományos megértésében, az exobolygók légkörének vizsgálatában és hozzájárul számos mérnöki alkalmazás eredményeinek javításához is. Császár Attila Széchenyi-díjas elméleti kémikus kutatócsoportjának négy tagja ultrapontos spektroszkópiai mérések tervezésére és a mérési eredmények értelmezésére dolgozott ki új módszert.

A módszer azon alapul, hogy minden kémiai elem vagy molekula egyedi nyomot, egyfajta vonalkódot hagy az elektromágneses sugárzással történő kölcsönhatás eredményeként kialakuló színképében, amely egyértelműen megkülönbözteti az egyik kémiai entitást a másiktól.

A vonalkódot visszafejtve a spektroszkópia lényeges tulajdonságokat tud feltárni minden fényt kibocsátó vagy elnyelő testről.

A kutatók eredménye a cikk egyik felkért hivatalos bírálója szerint az utóbbi évek egyik legjelentősebb módszertani fejlesztése az ultrapontos spektroszkópia társtudományokkal történő összekapcsolása területén. Az ELTE-s kutatók módszerével elvégzett kísérletek a közeli infravörös tartományban mérhető vonalkódszerű jelek pontosságát legalább négy nagyságrenddel javítják meg.

Viszonyításképpen azt mondhatjuk, hogy amennyiben eddig egy nagy távolságot 1 centiméter pontossággal tudtunk megbecsülni, úgy most az új mérésekkel ezt a milliméter ezredrészénél is pontosabban tudjuk megtenni"

- írják a beszámolóban.

A magyarázat szerint az utóbbi két évtizedben a világ vezető laboratóriumaiban kidolgozott ultrapontos lézerspektroszkópiai technikákkal napjaink alapvető fizikai kérdéseit igyekeznek megválaszolni.

Ezek azok a mérések, melyekből megtudhatjuk, hogy a világegyetem keletkezése óta eltelt időkben változtak-e a fizikai állandók értékei, működik-e a fizika úgynevezett standard modellje, valamint hogy van-e mérhető szerepe a gravitációnak a kvantumrendszerekben.

Mint írják, ezek a mérések rendkívül időigényesek, egyetlen vonal megmérése még a legegyszerűbb esetben is több órányi, de akár hónapnyi munkát igényel. Ezért a kutatók a lehető legfontosabb vonalakra koncentrálnak.

Az ultrapontos kísérletek tervezésére a magyar kutatócsoport speciális, a hálózatelméleten alapuló algoritmust dolgozott ki, és ennek alapján javaslatot tettek arra, hogy a vízmolekula mely spektroszkópiai vonalait célszerű megmérni, hogy az új információ maximálisan hasznosuljon a megmért tartományon kívül is. Azért a vízre esett a kutatók választása, mert az élet molekulájának pontos spektroszkópiai ismerete segít többek között a földi üvegházhatás tudományos megértésében (hiszen a Föld légkörében a víz a legfontosabb üvegház hatású gáz), az exobolygók légkörének vizsgálatában (így a van-e élet a Földön kívül kérdés megválaszolásában), valamint hozzájárul megannyi mérnöki alkalmazás eredményeinek javításához is.

A tudományos eredményről beszámoló teljes cikk ezen az oldalon érhető el.