Descrizione degli atomi di rydberg e delle loro caratteristiche e interazioni (8 pagine formato pdf)
Un atomo si dice di Rydberg quando, uno o più elettroni, sono eccettati a livelli di energia molto alti. In genere un atomo è di Rydberg se possiede almeno un elettrone ad un livello quantico principale n ≥ 20.
Gli atomi di Rydberg presentano numerose peculiarità. Se un elettrone è portato a grande distanza dal nucleo, come accade per questi atomi, subirà un potenziale elettrico simile a quello dell’idrogeno in quanto tutti gli altri Z-1 elettroni schermano altrettanti protoni nel nucleo.
Studiando il comportamento dell’atomo di idrogeno eccitato ad n eccitato possiamo studiare il comportamento dell’elettrone seguendo il modello semiclassico di Bohr. Si hanno le due equazioni semiclassiche per la forza e la quantizzazione del momento angolare:
Dalle quali si può ricavare il raggio: , dove è il raggio di Bohr. La distanza dal nucleo seguirà una legge quadratica rispetto al numero quantico principale n. Nel caso degli atomi di Rydberg si può arrivare con relativa facilità ad atomi di 1μm, corrispondenti ad un n ≈ 140. In laboratorio si sono ottenuti atomi con indici molto più elevati, nell’ordine di n ≈ 300-350 (raggio di circa 5μm, atomi 100.000 volte più grandi) , mentre nello spazio si sono osservati atomi con indici n ≈250.
Continuando con la teoria semiclassica, per l’energia per l’n-essimo livello è data da:
Dove indica l’energia di ionizzazione dell’atomo, nel nostro caso è pari a 13,6eV. Per indici molto elevati occorre un isolamento totale dalle radiazioni esterne, ed è inoltre necessario lavorare in ambienti criogenici nell’ordine del μK per minimizzare la radiazione di corpo nero.
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