انتقال اتم‌ها بین مولکول‌ها

یکی از دستاوردهای متعددی که به خاطر آن¬ها «جایزۀ دیویسون ـ‌گرمر» در سال به ال. اچ. توماس اعطا شد، نظریة کلاسیک وی (توماس) دربارۀ گیر اندازی الکترون‌های اتم‌ها توسط یون‌های مثبت ورودی بود. اعتبار این نظریه، که توان پیش‌گویی آن عجیب است، از نظر مکانیک کوانتومی در بعضی حدهای سرعت‌های بالا تا چند سال پیش به درستی درک نشده بود (شیکشفت و اسپروچ 1979). تازه در چند سال گذشته قلۀ مشهور به قلۀ پراکندگی دوگانۀ توماس، در توزیع زاویه‌ای پرتابه‌ها پس از برگرفتن الکترون از اتم هدف، مشاهده شده است (هورسدال ـ ‌پدرسن). علت اشکال فوق‌العاده در تفکیک قلۀ توماس در زوایای هزارم درجه‌ای در آزمایش‌های پراکندگی انجام نشدن آزمون تجربی مستقیم بوده است؛ و اساس این اشکال نسبت کوچک جرم الکترون به جرم هسته است.
قلۀ پراکندگی دوگانۀ توماس در سال 1975 در یک واکنش یون ـ مولکول، که در آن تشکیل یون مولکولی هیدروژن H_(2 ) پس از برخورد پروتون به متان مشاهده شده است، به وضوح دیده شده است (کوک و دیگر). کوک، اسمایت، و هاینتس تحت تأثیر مقاله‌ای از بیتس و همکارانش که روش توماس را به کار برده‌ بودند (بیتس و دیگر 1964)، قلۀ پهنی در تولید H_2^+ در زاویۀ تقریباً °45 نسبت به جهت پروتون فرودی کشف کردند. قلۀ مذکور در فرآیند دو مرحله‌ای پراکندگی دوگانه بروز می‌کند. ابتدا، پروتون فرودی اتم هیدروژن هدف را به طرف هستۀ کربن در متان (〖CH〗_4) با ضرب پرت می‌کند، سپس اتم هیدروژن به طور کشسان از هستۀ کربن به اندازۀ تقریباً ° 90 پراکنده می‌شود به طریقی که پروتون فرودی و اتم ضربه ‌خورده هر دو با سرعت و جهت تقریباً یکسانی خارج می‌شوند؛ از این جهت چسبیدن آن‌ها به یکدیگر برای تشکیل H_2^+ رویداد محتملی است. چون ذرات فرودی و ضربه‌ خورده جرم مشابهی دارند، زاویۀ توماس برای گیر اندازی اتم از یک مولکول از زاویۀ مربوط به گیراندازی الکترون از یک اتم به مراتب بزرگ‌تر است.
فرآیند گیر اندازی اتم در پیوستار، یعنی، آفرینش یک حالت یونی مولکولی نامقید با انرژی مثبتی که درست در بالای حد تجزیۀ مولکول واقع است، نیز فرآیندی در این ارتباط بود که برای اولین‌بار در چند سال گذشته دیده شد (براینیگ و دیگر) دربارۀ این فرآیند اخیر دوبار در اخبار فیزیک بحث شده است، یک ‌بار به خاطر گیراندازی الکترون به حالات مقید یون‌های پرتابه (1979)، و یک‌بار به خاطر گیراندازی پایون‌های منفی که در برخورد با هسته‌های هدف توسط یون‌های سنگین آفریده می‌شوند (1979). در تمام موارد، ذرۀ هدف توسط پرتابه گیر انداخته می‌شود، که از آن‌جا به بعد بدون آن‌ که واقعا به آن مقید شود آن را همراهی می‌کند. این بدان معنا است که ذرات گیر انداخته و گیر اندازنده آزادند که پس از واقعۀ گیر اندازی به آهستگی ضمن جدا شدن از یکدیگر به یک سو رانده شوند.
هرچند آزمایش‌های گیراندازی اتم در انرژی‌هایی انجام می‌شوند که تنها در حدود 100eV به ازای هر نوکلئون نسبت به سرعت اولیۀ ذرۀ گیرانداخته شده در مولکول هدفند، سرعت پرتابه به مراتب از سرعت پرتابه در آزمایش مشابه گیراندازی الکترون در چند MeV بر نوکلئون بیش‌تر است. از آن‌جا که اتم‌ها در مولکول‌ها بسیار کندتر از هر یک از الکترون‌ها در اتم ارتعاش می‌کنند، می‌توان حد سرعت بالای نظریۀ پراکندگی را در انرژی‌های 100eV بر نوکلئون در واکنش‌های یون ـ مولکول با دقت بسیار بیشتری آزمود تا در آزمایش‌های 10MeV بر نوکلئونِ گیراندازی الکترون.