|  | 30 мая 2013 | Новости науки и техники

Ученым удалось сделать снимок внутренней структуры атома

Снимок атома водорода


Получение изображения внутреннего строения атома, его электронов, протонов и нейтронов, является невероятно сложной задачей, даже с учетом высокого уровня развития современных технологий. Все трудности в этом деле заключаются в том, что движение всех субатомных частиц описывается законами квантовой механики, которые не позволяют произвести внешнее вмешательство в движение частиц без нарушения этого движения. Вместо этого квантовая теория дает в руки ученых волновую функцию каждой частицы, которая описывает движение этой частицы и позволяет рассчитать вероятность обнаружения данной частицы в определенном месте в определенный момент времени. Используя эти известные волновые функции различных частиц, ученые-физики впервые оказались в состоянии сделать снимок "внутренностей" атома водорода, которой может обеспечить более глубокое понимание квантового мира и устройства всей материи, существующей во Вселенной.

Ученые физики могут рассчитать теоретически вид волновой функции каждой субатомной частицы, но измерить эту функцию на практике не предоставляется возможным из-за неизбежного нарушений этой функции в процессе измерения. Единственным доступным способом экспериментального измерения свойств волновых функций частиц является проведение множества одинаковых измерений на большом количестве атомов одного и того же вещества, помещенных в одинаковые условия. Получая данные по крупице с каждого измерения, в конце концов, можно получить достоверные характеристики искомой волновой функции отдельной субатомной частицы.

Ученые из лаборатории AMOLF, работающей под патронатом нидерландского Фонда фундаментальных исследований материи (Netherlands' Foundation for Fundamental Research on Matter, FOM), в Амстердаме, продемонстрировали новый неразрушающий метод измерения волновых функций субатомных частиц. В основу их работы легли предположения, сделанные в 1981 году тремя российскими учеными-физиками и результаты более поздних исследований, которые сделали возможным реализацию теории на практике.

Сначала ученые нацелили на атом водорода, пойманный в ловушке, два луча лазерного света, что позволило выровнять направление и скорость вращения электронов до необходимых значений. Сильное приложенное электрическое поле заставляло эти электроны воздействовать на поверхность плоского датчика, сигналы от которого зависели только от скорости вращения электронов. Таким образом, распределение электронов, "поразивших" датчик, соответствовало волновой функции этих частиц. Это устройство позволило продемонстрировать распределение электронов и их волновую функцию на фосфоресцирующем экране как последовательность из темных и ярких колец, которая, в свою очередь, была снята цифровой камерой с высокой разрешающей способностью.

"Мы чрезвычайно довольны полученными результатами" - рассказывает Анета Стодолна (Aneta Stodolna), руководитель научной группы, - "Эти результаты, в основном касаются фундаментальной физики, но в будущем они могут внести огромный вклад в развитие технологий. Помимо того, что это может существенно продвинуть вперед область квантовой физики, это может обеспечить развитие таких технологий, как молекулярные проводники, проводники, толщиной в один атом и другие экзотические вещи, которые позволят миниатюризировать электронные устройства в будущем".




Ключевые слова:
Снимок, Атом, Водорода, Электрон, Протон, Нейтрон, Движение, Волновая, Функция, Квантовая, Механика, Физика, Датчик, Распределение

Первоисточник

Другие новости по теме:
  • Ученые предположили, что субатомные частицы могут ускорять сами себя без во ...
  • Ученые обнаружили новые квантовые частицы, являющиеся наполовину светом и н ...
  • Физики CERN сделали самые точные измерения характеристик частиц антивеществ ...
  • Расширяя теорию Эйнштейна исследователи демонстрируют новый вид квантовой з ...
  • Ученые заставили гигантский атом вести себя подобно крошечной солнечной сис ...




  • 30 мая 2013 06:53
    #1 Написал: zutya

    Публикаций: 0
    Комментариев: 0
    Не "российскими учёными физиками в 1981 году", а СОВЕТСКИМИ!
        
    30 мая 2013 09:05
    #2 Написал: FomaNeverujuwij

    Публикаций: 0
    Комментариев: 3861
    Что-то на снимке не все понятно. Красная область - это ядро атома?


    --------------------
        
    30 мая 2013 10:06
    #3 Написал: Glenfiddich

    Публикаций: 0
    Комментариев: 199
    Цитата: FomaNeverujuwij
    Красная область - это ядро атома?

    скорее всего составляющая часть ядра, всегда подозревал, что там все намного дальше кварков уходит


    --------------------
        
    30 мая 2013 15:31
    #4 Написал: volod

    Публикаций: 0
    Комментариев: 1489
    Картинка может отражать напряженность сил, но не физические размеры. Хотя я не понимаю чем напряженность отличается от размеров для элементарных частиц smile Но даже в школьном учебнике приводится пропорция размеров ядра и расстояния до него от электрона как очень большое.
        
    30 мая 2013 15:42
    #5 Написал: kreking

    Публикаций: 0
    Комментариев: 0
    Чем-то напоминает токамак
        
    31 мая 2013 00:47
    #6 Написал: Rsa

    Публикаций: 0
    Комментариев: 503
    Цитата: volod
    Картинка может отражать напряженность сил, но не физические размеры. Хотя я не понимаю чем напряженность отличается от размеров для элементарных частиц


    Что-то великовата красная область даже для напряженности. Сечение захвата ядра много меньше по сравнению с оболочкой. А само ядро имеет размер на 5 порядков (в 100000 раз) меньший, нежели электронная оболочка вокруг него, на такого рода рисунках (если соблюдать масштаб) его вообще никак не должно быть видно - ничтожная точка в центре. Так что даже интересно, как это пятно интерпретируют авторы эксперимента. И жаль, что они не взяли атом посложнее чем водород, там формы оболочек намного интереснее, нежели банальный шар.
        
    31 мая 2013 17:01
    #7 Написал: Warhamer

    Публикаций: 0
    Комментариев: 0
    смахивает на галактику wink
        
    3 июня 2013 19:06
    #8 Написал: Crossius

    Публикаций: 0
    Комментариев: 0
    В принципе - это подгон практики под теорию.
        
    14 апреля 2016 10:19
    #9 Написал: nefton

    Публикаций: 0
    Комментариев: 28
    А что это за 2 дырки снизу и сверху? несимметричненько как-то для атома водорода.
        

    Информация

    Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.