低温储存环再现空间的化学条件

CRS储存环在Max Planck核物理研究所，在冷却之前不久：在这种独特的仪器中，将分子离子冷却至减去263摄氏度，并以极低的压力送到35.4米长的轨道上，以研究星式化学过程及其量子机械原理。

Max Planck核物理研究所的研究人员在低温储存环中进行了初步实验。低温储存环可以在实验室中的空间中重现化学条件。

现在还更容易调查地球上的空间化学。Heidelberg Max Planck核物理研究所的研究人员在海德堡进行了初步实验，用于超冷分子的独特静电储存环，其中它们再现空间中的条件。在花费几年后开发和建造储存环之后，现在首次将物理学家保持带负电荷的分子 - 氢氧化物离子（OH-）在戒指中的轨道上仅在绝对零和非常低的压力上以上的几度轨道上的轨道。 ，他们也开始尝试粒子。CSR（低温储存环）现在使它们能够研究实验室中星际云的化学性，并在分子的“内部动力学”中获得基本洞察。

空间的低温并不完全为化学反应提供理想的条件，这通常会更好地进行，或者有时只有一点点热量。然而，空间中已经发现了超过180分子。甚至在那里形成的甚至是基本的建筑物块，然后可以在彗星上带到地球上。因此，天体物理学家不是唯一有兴趣了解星际云中化学过程的唯一感兴趣的人。很明显，这些遵循地球上的化学途径完全不同。Max Planck核物理研究所的科学家现在想使用CSR调查实验室的星式化学过程，他们在Rehovot /以色列的Weizmann Institute的研究人员的帮助下实现了他们实现的。

需要大量的实验技能和一点耐心，也需要在实验室中的空间中模仿条件：将储存环冷却至约263摄氏度，即绝对零以上的几度近三个星期。 。在该过程中，根据初始估计，压力降至10-13毫巴以下;这少于十亿分之一的正常气压，这是1000毫巴。难以准确测量这种低压。“纯粹的静电离子光学器件，极低的压力和非常低的温度使得可以在环中极低量子状态的甚至非常大的分子离子储存在环中的极低量子状态，”是罗伯特·冯·哈恩（Robert Von Hahn），谁领导了CSR，总结了其最重要的特征。

在星际温度的轨道上十分钟

在研究人员在CSR中创造了这些异国情调的条件之后，他们成功地制作了圆环圆形气体氩圈的带正电荷的离子。这些测试给出了第一个实验的绿灯：“我们在我们的离子源中制备氢氧化物离子，将它们注入CSR并将其放在轨道上超过十分钟 - 这已经是成功的，”Andreas Wolf，实验者和参与CSR的人之一已经取得了成功。“当然，我们想知道他们是否真的被冷却到了那些在星际空间中发现的温度。”

在大型外部真空室中，铜带将循环冷却管的低温转移到内部真空室，其中离子在其轨道上移动，以便将CSR储存环中的分子冷却到绝对零之上的几度摄氏度。

这是可调激光发挥的地方。其光束撞击氢氧化物离子（OH-），使它们失去电子。哦激进的形式和 - 由于它们没有收费 - 他们将轨道和土地留在探测器上。导致这种情况发生这种情况的激光的颜色表明了在击中时的OH-离子占据的能量水平，即它在吸收激光的能量之前具有多少内部能量。对数据的初步评估显示，不仅可以尽可能地停止了OH - 离子的内部振荡，而是它们的旋转，迹象表明分子确实在它们储存时确实达到了星际温度CSR。

“它看起来很好看起来我们的新”机器“符合所有期望，”Max Planck核物理研究所的储存和冷却离子部门主任和负责人负责人Klaus Blaum说。因此，企业社会责任将能够在我们计划的空间化学实验中携带其所有优势，“阿斯特罗伯队的研究所的Astrolab集团的领导者加入霍尔格·克克克尔

超冷储存环的目的是什么？

星际云中的粒子密度极低。温度下降得非常接近绝对零，下降到10个kelvin，即减去263摄氏度。这就是为什么星际化学对地球上的那些完全不同的路径。在可比条件下的实验是必要了解星际分子如何形成和存活的必要条件。

研究人员已经确定了带电分子，分子离子和中性原子和分子之间的过程，因为是空间中分子呈态的关键。大多数自由分子离子是极其反应性的，这就是为什么它们只能在极端真空中存在较长的时间。

分子的内部动态由其原子核和电子的量子动态确定。与其他分子的相互作用，光或热辐射可以激发分子内的原子，并触发化学反应或使分子发光。在CSR中可以是可以在CSR中进行分子过程的敏感观察，因此在分子内的亚微观许多粒子量子动态提供了深入的探讨，并且是它们的基础。

超冷藏环

在内部真空室内，每个带有四个电极的16个单元产生将离子放在轨道上的静电场。

MPIK的低温储存环（CSR）是这些类型的实验的新的独特工具。离子束存储在极低的真空中，由低温温度产生。CSR也适用于储存重分子，甚至均有几种分子的簇。在其35.4米的电路上通过存储环，它们通过四个直接相互作用部分，在那里它们与其他原子颗粒碰撞或者通过激光激发。在直线部分上，强大的检测仪器还提供了有关近分子反应过程的数据。

仅纯静电离子光学器件可用于具有非常重的分子或簇的实验;合适的磁偏转系统必须具有巨大尺寸。与磁性系统中的设置不同，偏转和聚焦静电单元位于真空室内。该系统利用总共16个四极单元，用于光束聚焦和16个偏转单元。真空必须优于其他离子储存环：在CSR中，密度必须比大气中的压力小于1016倍，对应于10-13毫巴的压力。

CSR中的离子束周围的真空室具有约263摄氏度的温度。在环内分布的28分（几乎减去271摄氏度），温度甚至更低，以冻结冷表面上最挥发的气体。冰箱在管道的系统中分配液氦（最初在超流状态），该系统在围绕戒指周围缠绕多次。根据洋葱皮肤原理，内壁筛网陆地热辐射减去230摄氏度或减180摄氏度。所有这一切都发生在外部真空系统中 - 绝缘真空，这防止到外部的任何热传导。

机械设计由低温温度要求确定。几乎所有材料在寒冷中缩小 - 一米长的不锈钢管，大约在20摄氏度到-263摄氏度时达到约3毫米。柔性金属波纹管与部件隔离，离子光学器件的所有组件都分开固定在混凝土柱上。

图片：MPI用于核物理学