Учени твърдят, че са заснели за пръв път структурата на водороден атом!
Международен екип от учени пръв е снимал ултраструктурата на водороден атом във възбудено положение! Невероятното изследване е оповестено в Physical Review Letter, списание с импакт фактор 7. Статията е получена на 18 януари т.г., рецензирана е на 13 март и е позволена за обява на 20 май.
Това е първото непосредствено наблюдаване на орбиталната конструкция на възбуден атом, като наблюдението е осъществено благодарение на така наречен “квантов микроскоп ”, който употребява фотойонизационна микроскопия за непосредствено визуализиране на структурата. Демонстрацията на научния екип демонстрира, че фотойонизационната микроскопия, която за пръв път е препоръчана преди повече от 30 години, може да бъде осъществена пробно и може да се употребява за проучване на тънкостите на квантовата механика.
Според създателите на научно изследване това съставлява фотография на възбуден водороден атом. Photo credit: APS/Alan Stonebraker
Както всички сме изучавали в учебно заведение, структурата на един атом съставлява нещо, което до този миг не е било следено образно, по тази причина са се употребявали разнообразни модели. През 19-ти век се е смятало, съгласно модела на Джоузеф Томсън, че атомът е сходен на пудинг със стафиди, при който веществото с позитивен заряд се намира отмерено в целия атом, а негативните частички (електроните) са разпръснати в него като в пудинг. По-късно Ръдърфорд основава планетарен модел на атома, откакто открива, че позитивният заряд е съсредоточен в дребна част от целия размер – това е ядрото. Електроните пък обикалят към ядрото като планети. Скоро след Ръдърфорд, се постанова модел на Бор, който основава квантов модел на атома – при него светлината се излъчва и гълтам на дребни порции (кванти) – за пръв път се появява концепцията за главно и възбудено положение на атома и преход на електроните от една на друга орбитала. Но и този модел не е съвършен, тъй като не може да изясни държанието на комплицираните атоми.
През 20-те години на 20-ти век Луи дьо Бройл предлага ново революционно изказване – електронът на атома има свойствата освен на парченце, само че и на вълна. По-късно Ервин Шрьодингер разгласява известното уравнение, което носи неговото име.
Днес квантовите физици употребяват уравнението на Шрьодингер и други формули, с цел да разказват свойствата на частиците, по отношение на това по какъв начин те се държат в пространството и времето. Физиците доближават до доста комплицирани цифри и сложни графики. Но до този миг учените са разчитали само на тези математични модели, без да бъдат в положение да следят непосредствено вълновата функционалност.
Едно устройство, което би могло да даде нарастване, при което да можем да погледнем структурата на електрона, би могло да разкрие непосредствено свойствата на частиците, които до този миг са убягвали от взора на учените. Съобразно публикацията на Анета Стодолна от института по атомна и молекулярна физика АМОЛФ и нейния екип е създаден способ, при който е картографирана структурата на електронната орбитала на водороден атом, подложен в статично електрично поле.
След като атомът е облъчен с лазерни пулсации, йонизирани електрони заобикалят и следват характерна траектория към 2D детектор (двойна микроканална плоча, сложена перпендикулярно на полето). Има доста траектории, по които могат да поемат електроните, с цел да доближат една и съща точка на детектора, което дава на учените така наречен белези на разстройства – белези, които отразяват нодалната конструкция на вълновата функционалност.
Изследователите съумяха да употребяват електростатични лещи, с цел да усилят постъпващата електронна вълна повече от 20 000 пъти.
По-нататък учените възнамеряват да употребяват същата технология, с цел да схванат по какъв начин атомите взаимодействат, когато са сложени в магнитно поле.
По информация от: Американското физично сдружение, io9.com
