Впервые удалось заглянуть внутрь атома

Впервые удалось заглянуть внутрь атома

До сих пор применённый учёными фотоионизационный метод позволял проделывать подобное только с молекулами.

Международная научная группа под общим руководством Анеты Стодольна (Aneta Stodolna) из лаборатории AMOLF Нидерландского фонда фундаментальных исследований сделала снимок атома водорода. В этом учёным помог метод, описанный советскими физиками Ю. Н. Демковым, В. Д. Кондратовичем и В. Н. Островским в 1981 году.

Получить картину происходящего внутри атома предельно сложно. Вместо точного «адреса» того же электрона квантовая физика предлагает нам описание его местоположения в виде волновой функции, дающей вероятность обнаружения частицы в том или ином месте. Теоретически волновую функцию можно предсказать, но как её измерить? Попытка её прямого наблюдения приводит к коллапсу, фактическому уничтожению функции, с соответствующей потерей информации.

Сущность метода, при помощи которого был сделан столь необычный снимок, относительно проста. Два лазера обстреливают атомы водорода внутри закрытой камеры. Электроны вылетают из атомов со скоростями и направлениями, зависящими от их волновой функции излучения (ионизация), и начинают интерферировать. Сильное электрическое поле внутри камеры направляет электроны к заранее предусмотренным точкам на плоском детекторе, где они распределяются по скоростям, которые получили после соударения, а не в зависимости от своего первоначального местоположения.

Таким образом, распределение электронов на плоском детекторе (экране), находящемся на некотором удалении от источника электронов, совпадает с волновой функцией, которую они имели перед тем, когда лишились контакта с атомным ядром, бросив свои орбиты и отправившись в путешествие по камере.

Ранее метод использовался лишь для получения «снимков» молекул, и только теперь в его поле зрения впервые попал отдельный атом.

Распределение электронов отражается на фосфоресцирующем экране, и именного его и зафиксировали физики. Конечно, чтобы иметь точный «портрет» атома водорода, таких электронов надо накопить довольно много — ведь фактически об электроне нельзя сказать, что есть точка, в которой он наверняка находится. На деле он с некоторой вероятностью существует в области пространства, ограниченной некоей поверхностью. Плотность вероятности его появления на ограниченной поверхности может, по сути, выбираться произвольно, однако обычно (для простоты) её «назначают» в диапазоне от 0,9 до 0,99. Поэтому, хотя электрон в атоме водорода всего один, он не имеет какого-то определённого положения сам по себе, и для гарантированного понимания реальной ситуации внутри атома водорода пришлось накопить данные почти по 20 тыс. электронов, «выбитых» из примерного того же числа атомов водорода.

Отчёт об исследовании опубликован в журнале Physical Review Letters.

Источник: compulenta.computerra.ru

Похожие новости:
Физики собрали квантовый канал связи рекордной длины
Физики впервые создали универсальный канал для работы квантового компьютера. Статья ученых появилась в Scientific American и Nature, а ее краткое изложение приводит Nature News. Новое исследование носило сугубо прикладной характер. Ученые построили канал связи, который связал ..
2012-04-13 1112 0 Технология
0
Сверхпроводящий графен – скоро реальность
Свойства этого, толщиной в один атом углерода, материала, и так поражают своей уникальность. Исследователи обнаружили способ сделать графен сверхпроводящим. КПД электронных компонентов будет составлять 100%.Удалось это ученым кафедры энергетики Стэнфордского университета. Исследователи использовали луч ультрафиолета, высокой ..
2014-03-20 1254 0 Технология
1
Микророботы для путешествия внутрь организма
Идея путешествия внутри человеческого организма и лечения таким способом сложных заболеваний, выдвинутая писателями-фантастами в 50-60-х годах прошлого столетия, скоро может стать реальностью. Так исследователи из Института Макса Планка разрабатывают микророботов, которые свободно смогут передвигаться ..
2014-11-17 1163 0 Технология
0
Созданы новые атомные часы - самые точные во Вселенной
Созданы первые в мире атомные часы, ход которых определяется массой одного атома. По словам создателей новые часы не только являются самыми точными во всей Вселенной, но также способны заново определить эталонную массу килограмма. Как известно, сегодня самыми ..
2013-01-14 1619 0 Технология
0
Новый тип микроскопа работает на нейтронах
Исследователи из МИТ (Массачусетский технологический институт) в сотрудничестве с НАСА разработали принципиально новый микроскоп, который, для получения изображений высокой четкости, будет использовать нейтроны — субатомные частицы с нулевым зарядом — вместо пучка света или электронов. Помимо прочих преимуществ, ..
2013-10-6 901 0 Технология
0
Физики сделали транзистор из одного атома
Международная группа ученых создала транзистор, состоящий из одного атома фосфора, размещенного на кремниевой подложке. Статья ученых появилась в журнале Nature Nanotechnology. Физики уже достаточно давно умеют манипулировать отдельными атомами. Например, с помощью сканирующего туннельного микроскопа еще в 1990 году ..
2012-02-20 1276 0 Технология
0
Врачи впервые пересадили орган от свиньи обезьяне
В Южной Корее медицинским работникам удалось впервые в мире провести операцию по межвидовой транпслантации сердца от одного животного другому. В Сеуле медицинским работникам удалось впервые провести операцию по пересадке сердца от представителя семейства парнокопытных примату. По словам медицинских ..
2012-06-27 1086 0 Технология
0
Создан новый тип носителя информации
Американские физики предложили новый компактный носитель информации. Исследование опубликовано в журнале Science Advances, кратко о нем сообщает издание EurekAlert!Физики создали трехмерный алмазный чип, в котором для хранения памяти используются азото-замещенные вакансии — один из дефектов кристаллической решетки, ..
2016-10-27 12652 0 Технология
0
Терагерцовыми лазерами научились управлять с помощью графена
Группа физиков из Университета Манчестера в соавторстве с Нобелевским лауреатом Константином Новосёловым научилась с помощью графена изменять характеристики испускаемого излучения терагерцового лазера. Это стало возможным благодаря особым свойствам двумерного материала — возможности легко изменять его электронную структуру. ..
2016-01-15 846 0 Технология
0
Ученые пытаются создать новое поколение батарей
Ученые пытаются создать новое поколение батарей, способных накапливать больший электрический заряд, чем известные ныне литий-ионные. Одним из таких перспективных направлений поиска являются литий-воздушные (Li-air) батареи, привлекательные тем, что, теоретически, они имеют значительно более ..
2013-10-1 1244 0 Технология
0
Придуман электрический переключатель толщиной в три атома
Инженеры из Стэнфорда смоделировали электронный переключатель между проводящими и непроводящими состояниями кристалла специального вида. Исследование ученых опубликовано в журнале Nature Communications, а кратко с ним можно ознакомиться на сайте Стэнфордского университета. Ученые считают, что они обнаружили материал, способный переключаться между ..
2014-07-02 1006 0 Технология
-1
В США впервые начнутся массовые испытания продлевающего жизнь препарата
Ученые в США собираются приступить к массовым исследованиям метформина — самого перспективного, по их словам, препарата, замедляющего старение. Об этом сообщает The Telegraph.Зимой 2016 года ученые для тестирования препарата запланировали привлечь около трех тысяч пожилых людей в возрасте 70-80 лет, ..
2015-12-01 2383 0 Технология
0
В США впервые успешно заморозили и разморозили органы
Ученые из Минесотского университета разработали новый способ криоконсервации органов, при котором их оттаивание не наносит ущерба клеткам. Для этой цели исследователи использовали наночастицы и катушку индуктивности, позволяющие нагревать биологические ткани равномерно. Об этом сообщает издание Gizmodo.Органы, предназначенные ..
2017-03-05 4631 0 Технология
0
Дефектный алмаз превратили в источник отдельных фотонов
Японские и европейские физики создали источник единичных фотонов на основе дефекта в алмазе, работающий при комнатной температуре. Статья ученых появилась в журнале Nature Photonics. В рамках работы рассматривались особые дефекты, именуемые NV-центрами, или азотно-замещенными вакансиями в алмазе. Это класс так называемых точечных дефектов, состоящих ..
2012-04-16 1300 0 Технология
0
Впервые удалось разработать бионический глаз
Впервые удалось разработать бионический глаз. Группа австралийских ученых и промышленные дизайнеры опубликовавшем свои последние разработки первого в мире бионического глаза, устройства, которое может помочь тысячам слепых людей вновь обрести зрение. Об этом, сообщили ..
2013-11-23 1712 0 Технология
0