Классическая механика описывает движение больших объектов, таких как планеты, звезды и галактики. Но для описания поведения таких мелких объектов, как атомы и субатомные частицы, требуются совершенно иные законы, законы квантовой механики. Что может произойти, если атом искусственно сделать достаточно большим для того, что бы его электроны вели себя точно так же, как планеты, вращающиеся на орбите вокруг Солнца. И ученые-физики провели эксперимент, что бы выяснить это.
Ученые из университета Райс (Rice University) взяли один единственный атом калия и накачали его электроны энергией с помощью света ультрафиолетового лазера. При этом, электроны перешли на столь высокие энергетические орбиты, что размер атома увеличился в сто тысяч раз по отношению к его нормальному состоянию.
Уже в таком масштабе электроны, вращающиеся вокруг ядра, должны начать вести себя как планеты крошечной солнечной системы, подчиняясь законам классической ньютоновской механики. Конечно, отследить перемещения электрона пока не предоставляется возможным, но о его энергии, скорости и положении можно судить по волновой функции электрона, которая называется волновым пакетом.После создания гигантского атома исследователи использовали радиоизлучение с вращающейся поляризацией для воздействия на вращающиеся электроны, после чего с помощью электрического импульса созданная система разрушалась, а в процессе этого разрушения ученые получали снимок состояния системы в целом. Повторив этот эксперимент десятки тысяч раз, ученым удалось сделать видео того, как волновой пакет электрона двигался вокруг ядра атома. И то, что получилось в результате эксперимента, весьма походило на поведение Троянских астероидов, движущихся по орбите вокруг Солнца в непосредственной близости от Юпитера.
Троянские астероиды имеют орбиту, напоминающую по форме запятую. Это происходит из-за влияния на движение астероида одновременно гравитации Солнца и гравитации Юпитера. Сократите этот эффект до масштаба атома, и получится такое же поведение электронов, обусловленное притяжением ядра атома и влиянием вращающейся радиоволны, которая вызывает эффект, подобный эффекту гравитации планеты.
Ученые-физики не собираются останавливаться на достигнутых результатах. В следующих экспериментах они попробуют "запустить" на различные высокие орбиты вокруг ядра одновременно два волновых пакета электронов, что позволит им смоделировать более сложную "солнечную систему" и изучить более сложные взаимные влияния квантовых объектов.
Комментариев нет:
Отправить комментарий