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 2324 1 Научные открытия
0
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 1767 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 2352 0 Научные открытия
3
Пролит свет на коррелированную электронную динамику
Учёные из Канзасского государственного университета (Kansas State University) и международная команда исследователей теперь имеют прекрасную возможность наблюдать двойные события за ионизацией по аттосекундной шкале времени, тем самым прокладывая путь для лучшего понимания во взаимодействиях между светом и веществом, ..
2012-05-21 1523 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 1852 0 Научные открытия
0
Жизнь на Земле зародилась в страшных корчах
Теорию о том, что жизнь на Земле могла возникнуть в результате бомбардировок планеты кометами, подтверждают новейшее открытие, сделанное сотрудниками исследовательского центра NASA в калифорнийском Моффет Филде. Обледенелые метеориты при столкновении с Землей вызывали ударные волны, что привело к появлению ..
2012-03-28 2049 0 Научные открытия
1
Беседа о квантовой физике
Научный краткометражный фильм о квантовом строении атома. Построена в форме беседы между журналистом, любителем хоккея и физиком. Прекрасный пример диалектического метода познания.Источник: pandoraopen.ru ..
2012-09-18 2027 0 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 1693 0 Научные открытия
1
Русско-американский элемент снова потерял место в таблице Менделеева
Физики-экспериментаторы продолжают споры о положении в таблице химических элементов синтезированного искусственным образом в Дубне и Беркли атома лоуренсия. Исследование свойств этого элемента затруднено из-за его небольшого времени жизни. Об этом рассказывает Nature News. Споры возобновились после эксперимента ..
2015-04-11 3873 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 2448 0 Научные открытия
0
Экспериментально подтверждена возможность коллапса атомов
Положительный заряд ядра и отрицательный — электрона находятся в состоянии баланса, оттого электрон на ядро не падает и не улетает от него. И всё-таки при определённых условиях этот баланс должен нарушаться, то есть электрон обязан в прямом смысле валиться на ядро, вызывая ..
2013-03-18 2280 0 Научные открытия
0
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 3272 3 Научные открытия
2
Теоретики решили задачу о релятивистской неметалличности золота
Физики из Новой Зеландии, Словакии, Голландии и Израиля добились рекордной точности предсказания электронных свойств атома золота с помощью методов квантовой химии. Ученые предсказали значение электронного сродства и первого потенциала ионизации с точностью в единицы миллиэлектронвольт — на порядок ..
2017-01-12 4078 0 Научные открытия
0
В США увидели «твердый» свет
Ученые из США и Швейцарии сумели продемонстрировать корпускулярные свойства света. «Твердый» свет, наблюдаемый специалистами в лаборатории в США, открывает большие возможности для исследований в области квантовой оптики и физической кинетики. Результаты своих исследований авторы опубликовали в журнале Physical Reviev ..
2014-09-10 2480 0 Научные открытия
0
Физики создали транзистор на основе атомного спина
В журнале Nature появилось сообщение, что ученые Национального института стандартов и технологий (National Institute of Standards and Technology, NIST) впервые смогли использовать спин единичного атома в качестве основы транзистора. Ученые проводили опыты по изучению спинового эффекта Холла. Эффект, ..
2013-06-8 1961 0 Научные открытия
0