Как изглежда вътрешността на атома?
Последно: 3 юни 2013 г. в 00:10
Международна група учени под ръководството на Анета Стодолна от лабораторията AMOLF към Холандската фондация за фундаментални изследвания направиха снимки на водородния атом. За това им помогнал метод, описан от съветските физици Ю. Демков, В. Кондратович и В. Островски през 1981 г.
Изключително е трудно да се получи картина на случващото се във вътрешността на атома. Вместо точен „адрес” на електрона квантовата физика ни предлага описание на неговото местоположение във вид на вълнова функция, даваща вероятност за откриването на частицата на едно или друго място. Теоретично вълновата функция може да се предскаже, но как да се измери? Опитите за преки наблюдения водят до колапс, фактическо унищожаване на функцията, със съответната загуба на информация.
Същността на метода, с чиято помощ е направена толкова необичайна снимка, е относително проста. Два лазера обстрелвали водородни атоми в затворена камера. Електроните излитат от атомите със скорости и в посоки, зависещи от тяхната вълнова функция на излъчване (йонизация) и започват да интерферират. Силното електрично поле в камерата насочва електроните към предварително определени точки на плосък детектор, където те се разпределят според скоростта, получена след удара, а не в зависимост от първоначалното си местоположение.
По такъв начин разпределянето на електрони по детектора (екрана), намиращ се на известно разстояние от източника на електроните, съвпада с вълновата функция, която те са имали, преди да се лишат от контакта с атомното ядро, изоставяйки своите орбити и отправяйки се на пътешествие по камерата.
По-рано методът е използван само за получаване на „снимки” на молекули и едва сега в неговото полезрение попада отделен атом.
Разпределянето на електроните се отразява на фосфоресциращия екран и именно него са фиксирали физиците. Разбира се, за да се получи точен „портрет” на водородния атом, трябва да се съберат доста такива електрони – тъй като фактически за електрона не може да се каже, че има точка, в която той вероятно се намира.
Макар че електронът във водородния атом е само един, той няма определено положение сам по себе си и за гарантирано разбиране на реалната ситуация във вътрешността на водородния атом са събрани данни от почти 20 000 електрона, „избити” от същото количество водородни атоми.
Отчет за изследването е публикуван в сп. Physical Review Letters.
Източник: ScienceNOW
