Физики сымитировали троянские астероиды внутри атома

Учёные построили точную модель части Солнечной системы внутри одного атома калия, раздутого до долей миллиметра. Такой трюк исследователи выполнили, чтобы показать интересные пересечения между квантовой и классической физикой.

Представление о том, что электроны вращаются вокруг ядра атома по чётким орбитам, словно шарики-планеты вокруг звезды, – устарело. Квантовая природа субатомных частиц и их дуализм (электрон – и частица, и волна одновременно) приводят к тому, что электроны будто размазываются вокруг ядра и физикам остаётся рассуждать только о вероятности их нахождения в том или ином месте, описывая частицы волновой функцией.

Однако, как оказалось, при определённых условиях электрон можно заставить бегать вокруг ядра почти что как планету, то есть – локализовать его, не нарушая связанности частей системы.

Экспериментаторы из университетов Райса, Венского технологического и американской национальной лаборатории в Окридже создали атом Ридберга, в котором электрон находился в высоковозбуждённом состоянии (на высоком энергетическом уровне).

Далее при помощи импульсов электрического поля учёные заставили волновую функцию электрона коллапсировать. Частица обратилась в локализованный волновой пакет, внешне напоминающий запятую (это были границы, где электрон может быть найден). В таком состоянии электрон продолжил обращение вокруг ядра, но на очень короткое время.

Физики же хотели заставить его бегать по орбите бесконечно, и так, чтобы не нарушалась целостность атома. Учёные приложили к атому вращающееся радиочастотное электрическое поле, передаёт PhysOrg.com. Поле захватило локализованный электрон (ту самую «запятую») и заставило синхронно обращаться вокруг ядра. Другой электрический импульс позволил сделать мгновенную «фотографию» такой экзотической системы.

Правда, ридберговский атом в момент анализа разрушался. Но объединив данные по десяткам тысячам таких опытов, физики показали, что локализованный электрон ведёт себя в точности так же, как троянские астероиды Юпитера.

Последние находятся в точках Лагранжа на орбите Юпитера, и все вместе формируют две «запятые» (по форме похожие на локализованный волновой пакет), опережающие газовый гигант и отстающие от планеты в её пути вокруг Солнца.

И пусть поведение астероидов и планет описывается классической механикой, совпадение тут далеко не случайно. Знаменитый датский физик Нильс Бор ещё в 1920 году сделал прогноз об отношении между законами движения Ньютона и квантовой физикой.

«Бор предсказал, что квантовомеханическое описание физического мира для систем достаточного размера будет совпадать с классическим описанием, представленным ньютоновской механикой, — говорит лидер группы исследователей Барри Даннинг (Barry Dunning). — Бор также указал на условия, при которых это соответствие можно было бы наблюдать. В частности, такое совпадение должно проявляться в атомах с очень высоким значением главного квантового числа».

Именно это предсказание и подтвердили учёные. В их опытах главное квантовое число электрона в ридберговском атоме составляло от 300 до 600.

«В таких возбуждённых состояниях атомы калия в сотни тысяч раз больше, чем обычно, и походят по размеру на точку в конце предложения, — объясняет Даннинг. — Таким образом, они являются хорошими кандидатами для проверки предсказания Бора».

Так же как волновой пакет в ридберговском атоме был захвачен комбинированным электрическим полем ядра и внешних волн, астероиды-троянцы контролируются совместным гравитационным полем Солнца и Юпитера, — продолжают проводить аналогию физики.

Источник: nanonewsnet.ru

Комментарии пользователей:
Написал: Александр Ховалкин,
2012-02-04 в 21:9
0
Электроны в атоме калия и в любом атоме - неподвижны, неопровержимые доказательства размещены на сайтах. Физический мир построен просто и понятно. Прочитайте статью, уважаемые учёные о крахе электронной теории на сайте "Новая фундаментальная физика (статья А. Н. Ховалкина". Сферические гравитационные волны сжатия и разрежения в атомах, в современной фундаментальной физике принимают за волны де Бройля - электронные облака. Гравитационные сферы Земли ошибочно принимают за атмосферные сферы. Структура гравитационного поля Солнца открыта арифметической закономерностью Тициуса-Боде. Изучите причины кризиса современной фундаментальной физики.
ответить ›


А Вы что думаете?

Вы можете оставлять комментарии анонимно, или войти на сайт через open ID и использовать любой из ваших существующих аккаунтов (Mail.ru, Вконтакте и т.д.).
Ваше имя:
Контрольное число:
Отправка..
Комментарий:
Похожие новости:
Физики сфотографировали атом водорода
Группа ученых из Германии, Греции, Нидерландов, США и Франции получила снимки атома водорода. На этих изображениях, полученных при помощи фотоионизационного микроскопа, видно распределение электронной плотности, которое полностью совпадает с результатами теоретических расчетов. Работа международной группы представлена ..
2013-05-27 1913 1 Научные открытия
0
Открыто новое дважды магическое ядро кальция
Ученые из ЦЕРНа показали, что теоретическая ядерная физика не описывает наблюдаемые в эксперименте свойства изотопов химических элементов и доказали существование нового дважды магического ядра кальция. Результаты исследований авторы опубликовали в журнале Nature Physics, а кратко о них сообщается на сайте ..
2016-02-10 1256 0 Научные открытия
-1
Ученые впервые увидели движение атома в кристалле
Ученые из США, Японии и Австралии впервые наблюдали движение атома внутри объемного материала. Результаты своих исследований авторы опубликовали в журнале Physical Review Letters, а кратко с ними можно ознакомиться на сайте Окриджской национальной лаборатории. Ученые наблюдали диффузию ..
2014-10-15 1391 0 Научные открытия
0
Физики: механизм реакции ультрахолодных атомов
Результаты исследования физиков Университета штата Канзас помогли ученым точно предсказать ранее непредсказуемое. Юйцзюнь Ван, научный сотрудник Лаборатории Джеймса Р. Макдональда при Университете штата Канзас, и Поль Жюльенн из Университета Мэриленда теоретически спрогнозировали механизм химических ..
2014-08-27 1450 0 Научные открытия
0
Число Пи нашли в квантовой механике
Физик Карл Хаген и математик Тамар Фридман из Рочестерского университета в штате Нью-Йорк вывели формулу для числа Пи из квантовой механики. Результаты своих исследований авторы опубликовали в Journal of Mathematical Physics. В своей работе ученые использовали вариационный принцип для определения ..
2015-11-12 1715 0 Научные открытия
3
Обнаружена загадочная форма вещества
Физики Университета штата Мэриленд обнаружили экзотический сверхпроводник YPtBi, внутри которого электроны, взаимодействуя друг с другом, образуют квазичастицы с высоким спином. Об этом сообщается в журнале Science Advances.Ученые проанализировали электронную структуру материала, изготовленного из иттрия, платины ..
2018-04-10 6336 0 Научные открытия
0
Ученые синтезировали 117-й элемент таблицы Менделеева
Немецким физикам удалось синтезировать 117-й элемент таблицы Менделеева, сообщает New Scientist. Данный элемент был открыт в 2009 году в Объединенном институте ядерных исследований (Дубна) и ранее уже был синтезирован учеными из России и США. Первоначально физики из Германии намеревались синтезировать 119-й элемент ..
2014-05-05 2027 0 Научные открытия
0
Немецкие ученые синтезировали новый химический элемент
Физики из Германии синтезировали 117-й элемент таблицы Менделеева. Результаты своего исследования авторы опубликовали в журнале Physical Review Letters, кратко с ним можно ознакомиться на сайте New Scientist. Первоначально физики хотели синтезировать 119-й элемент таблицы, но после безуспешных попыток ..
2014-05-06 1445 0 Научные открытия
0
Физики рассчитали последствия столкновения Земли с черной дырой
Ученые рассчитали последствия столкновения Земли с первичной черной дырой. Статья ученых принята к публикации в The Astrophysical Journal, а ее препринт доступен на сайте arXiv.org. Первичные черные дыры образовались сразу после Большого взрыва. Это объекты относительно небольшой (по космическим меркам) ..
2012-03-26 2783 0 Научные открытия
0
Физики создали новую теорию времени
Физики предположили, что минимально возможный в физической Вселенной масштаб времени на несколько порядков больше планковского времени. Более того, существование такого масштаба меняет фундаментальные уравнения квантовой механики, а вместе с этим — и представления о природе времени. Авторы настаивают ..
2016-02-04 2935 0 Научные открытия
1
Физики установили мировой рекорд для компактного ускорения частиц
Физики из Калифорнии установили мировой рекорд для компактного ускорителя частиц, разогнав с помощью лазера до высоких энергий субатомные частицы (электроны). Результаты своих исследований авторы опубликовали в журнале Physical Review Letters, а кратко с ними можно ознакомиться на сайте ..
2014-12-10 1441 0 Научные открытия
2
Японские физики-ядерщики нашли магическое число
Японские ученые утверждают, что нашли новое так званое «магическое число» — ключ к определению, когда ядро атома становиться стабильным. В ядерной физике магические числа — ряд натуральных чётных чисел, соответствующих количеству нуклонов в атомном ядре, при котором ..
2013-10-16 2731 3 Научные открытия
2
Физики впервые увидели танцы электронов в молекуле
Впервые учёным удалось сфотографировать "танцы электронов" внутри молекулы. Разглядеть "объекты" на микроуровне исследователям помогла комбинация нескольких методов съёмки, пишет BBC News. Революционный прорыв совершили специалисты швейцарского исследовательского подразделения IBM (IBM Research Zurich), которые ранее ..
2012-02-27 2528 0 Научные открытия
0
Физики придумали способ поиска легкой темной материи
Физики предложили новую схему обнаружения загадочных частиц темной материи, которая поможет найти частицы относительно небольших масс (если, конечно, такие существуют). Статья ученых появилась в журнале Physical Review Letters. Проблема темной материи (известная также как проблема скрытой ..
2012-07-20 1170 0 Научные открытия
0
В ЦЕРН открыта новая частица
Физики из Цюрихского университета обнаружили с помощью Большого адронного коллайдера (БАК) ранее неизвестную частицу, состоящую из трех кварков. Ими был обнаружен новый барион, известный как Xi_b^*. Это открытие подтверждает фундаментальные физические допущения относительно взаимодействия барионов. В физике частиц, ..
2012-05-2 1501 1 Научные открытия
0