Фотография атома


ФОТОГРАФИЯ АТОМА ВОДОРОДА - alexnilogov

В самом деле, автор РТЧ в своих «размышлизмах» зашёл так далеко, что впору вызывать тяжёлую контраргументацию, а именно – данные эксперимента японских учёных по фотографированию атома водорода, о котором стало известно 4 ноября 2010 года. На снимке хорошо видна атомная форма, подтверждающая как дискретность, так и округлость атомов: «Группа учёных и специалистов Токийского университета впервые в мире сфотографировала отдельный атом водорода – самый лёгкий и самый маленький из всех атомов, сообщают информагентства.

Снимок был сделан при помощи одной из новейших технологий – специального сканирующего электронного микроскопа. С помощью этого прибора вместе с атомом водорода был сфотографирован и отдельный атом ванадия.Диаметр атома водорода составляет одну десятимиллиардную часть метра. Ранее считалось, что сфотографировать его современным оборудованием практически невозможно. Водород является самым распространённым веществом. Его часть во всей Вселенной приблизительно 90%.

По словам учёных, таким же способом можно запечатлеть и другие элементарные частицы. «Теперь мы можем увидеть все атомы, из которых состоит наш мир, – заявил профессор Юити Икухара. – Это прорыв к новым формам производства, когда в будущем можно будет принимать решения на уровне отдельных атомов и молекул» .

Физики сфотографировали атом водорода11:54, 27 мая 2013

Атом водорода, цвета условныеhttp://prl.aps.org/abstract/PRL/v110/i21/e213001

Группа ученых из Германии, Греции, Нидерландов, США и Франции получила снимки атома водорода. На этих изображениях, полученных при помощи фотоионизационного микроскопа, видно распределение электронной плотности, которое полностью совпадает с результатами теоретических расчетов. Работа международной группы представлена на страницах Physical Review Letters.

Суть фотоионизационного метода заключается в последовательной ионизации атомов водорода, то есть в отрывании от них электрона за счет электромагнитного облучения. Отделившиеся электроны направляются на чувствительную матрицу через положительно заряженное кольцо, причем положение электрона в момент столкновения с матрицей отражает положение электрона в момент ионизации атома. Заряженное кольцо, отклоняющее электроны в сторону, играет роль линзы и с его помощью изображение увеличивается в миллионы раз.

Этот метод, описанный в 2004 году, уже применялся для получения «фотографий» отдельных молекул, однако физики пошли дальше и использовали фотоионизационный микроскоп для исследования атомов водорода. Так как попадание одного электрона дает всего одну точку, исследователи накопили около 20 тысяч отдельных электронов от разных атомов и составили усредненное изображение электронных оболочек.

В соответствии с законами квантовой механики, электрон в атоме не имеет какого-то определенного положения сам по себе. Лишь при взаимодействии атома с внешней средой электрон с той или иной вероятностью проявляется в некоторой окрестности ядра атома: область, в которой вероятность обнаружения электрона максимальна, называется электронной оболочкой. На новых изображениях видны различия между атомами разных энергетических состояний; ученые смогли наглядно продемонстрировать форму предсказанных квантовой механикой электронных оболочек.

При помощи других приборов, сканирующих туннельных микроскопов, отдельные атомы можно не только увидеть, но и переместить в нужное место. Эта техника около месяца назад позволила инженерам компании IBM нарисовать мультфильм, каждый кадр которого сложен из атомов: подобные художественные эксперименты не имеют какого-то практического эффекта, но демонстрируют принципиальную возможность манипуляций с атомами. В прикладных целях используется уже не поатомная сборка, а химические процессы с самоорганизацией наноструктур или самоограничением роста одноатомных слоев на подложке.

http://lenta.ru/news/2013/05/27/atom/

alexnilogov.livejournal.com

Техника: Наука и техника: Lenta.ru

Ученые смогли сфотографировать атом водорода, запечатлев электронные облака. И хотя современные физики с помощью ускорителей могут определять даже форму протона, атом водорода, по-видимому, так и останется самым мелким объектом, изображение которого имеет смысл называть фотографией. «Лента.ру» представляет обзор современных методов фотографирования микромира.

Строго говоря, обычной фотографии в наши дни почти не осталось. Изображения, которые мы по привычке называем фотографиями и можем найти, к примеру, в любом фоторепортаже «Ленты.ру», вообще-то, являются компьютерными моделями. Светочувствительная матрица в специальном приборе (по традиции его продолжают называть «фотоаппаратом») определяет пространственное распределение интенсивности света в нескольких разных спектральных диапазонах, управляющая электроника сохраняет эти данные в цифровом виде, а потом другая электронная схема на основе этих данных отдает команду транзисторам в жидкокристаллическом дисплее. Пленка, бумага, специальные растворы для их обработки — все это стало экзотикой. А если мы вспомним буквальное значение слова, то фотография — это «светопись». Так что говорить о том, что ученым удалось сфотографировать атом, можно лишь с изрядной долей условности.

Больше половины всех астрономических снимков уже давно делают инфракрасные, ультрафиолетовые и рентгеновские телескопы. Электронные микроскопы облучают не светом, а пучком электронов, а атомно-силовые и вовсе сканируют рельеф образца иглой. Есть рентгеновские микроскопы и магнитно-резонансные томографы. Все эти приборы выдают нам точные изображения различных объектов, и несмотря на то что о «светописи» говорить здесь, разумеется, не приходится, мы все же позволим себе именовать такие изображения фотографиями.

Эксперименты физиков по определению формы протона или распределения кварков внутри частиц останутся за кадром; наш рассказ будет ограничен масштабами атомов.

Оптика не стареет

Как выяснилось во второй половине XX века, оптическим микроскопам еще есть куда развиваться. Решающим моментом в биологических и медицинских исследованиях стало появление флуоресцентных красителей и методов, позволяющих избирательно помечать определенные вещества. Это не было «всего лишь новой краской», это был настоящий переворот.

Вопреки расхожему заблуждению, флуоресценция — это вовсе не свечение в темноте (последнее называется люминесценцией). Это явление поглощения квантов определенной энергии (скажем, синего света) с последующим излучением других квантов меньшей энергии и, соответственно, иного света (при поглощении синего испускаться будут зеленые). Если поставить светофильтр, который пропускает только излучаемые красителем кванты и задерживает свет, вызывающий флуоресценцию, можно увидеть темный фон с яркими пятнами красителей, а красители, в свою очередь, могут расцвечивать образец чрезвычайно избирательно.

Например, можно покрасить цитоскелет нервной клетки красным, синапсы выделить зеленым, а ядро — голубым. Можно сделать флуоресцентную метку, которая позволит обнаружить белковые рецепторы на мембране или синтезируемые клеткой в определенных условиях молекулы. Метод иммуногистохимического окрашивания совершил революцию в биологической науке. А когда генные инженеры научились делать трансгенных животных с флуоресцентными белками, этот метод пережил второе рождение: реальностью стали, например, мыши с окрашенными в разные цвета нейронами.

Фрагмент листа мангрового дерева, Avicennia marina при 40-кратном увеличении

Фото: Daphne Zbaeren-Colbourn, для конкурса Nikon Small World

Для получения этого снимка (завоевавшего первое место на конкурсе Nikon Small World в 2000 году) использовалось сочетание флуоресцентной микроскопии со специальной методикой повышения контрастности прозрачных структур, основанной на разности скорости света в различных материалах.

1/5

Кроме того, инженеры придумали (и отработали на практике) метод так называемой конфокальной микроскопии. Суть его заключается в том, что микроскоп фокусируется на очень тонкий слой, а специальная диафрагма отсекает создаваемую объектами вне этого слоя засветку. Такой микроскоп может последовательно сканировать образец сверху вниз и получать стопку снимков, которая является готовой основой для трехмерной модели.

Использование лазеров и сложных оптических систем управления лучом позволило решить проблему выгорания красителей и высыхания нежных биологических образцов под ярким светом: луч лазера сканирует образец только тогда, когда это необходимо для съемки. А чтобы не тратить время и силы на осмотр большого препарата через окуляр с узким полем зрения, инженеры предложили автоматическую систему сканирования: на предметный столик современного микроскопа можно положить стекло с образцом, и прибор самостоятельно отснимет масштабную панораму всего образца. При этом в нужных местах он будет наводить на резкость, а затем склеит множество кадров воедино.

В некоторые микроскопы можно посадить живых мышей, крыс или хотя бы мелких беспозвоночных животных. Другие дают небольшое увеличение, зато совмещены с рентгеновским аппаратом. Многие для устранения помех от вибраций монтируются на специальных столах массой в несколько тонн внутри помещений с тщательно контролируемым микроклиматом. Стоимость подобных систем превышает стоимость иных электронных микроскопов, а конкурсы на самый красивый кадр давно стали традицией. Кроме того, продолжается и совершенствование оптики: от поиска лучших сортов стекла и подбора оптимальных комбинаций линз инженеры перешли к принципиально новым способам фокусировки света.

Мы специально перечислили ряд технических подробностей для того, чтобы показать: прогресс в области биологических исследований давно связан с прогрессом в других областях. Если бы не существовало компьютеров, способных автоматически сосчитать число окрашенных клеток на нескольких сотнях фотографий, толку от супермикроскопов было бы немного. А без флуоресцентных красителей все миллионы клеток были бы неотличимы друг от друга, так что проследить за формированием новых или гибелью старых было бы практически невозможно.

Копия микроскопа Левенгука, именно таким прибором были впервые обнаружены микроорганизмы.

Фото: Jeroen Rouwkema / Flickr

По сути, первый микроскоп представлял собой струбцину с закрепленной на ней сферической линзой. Аналогом такого микроскопа может быть простая игральная карта с проделанным в ней отверстием и каплей воды. По некоторым данным подобные устройства применяли золотодобытчики на Колыме уже в прошлом столетии.

1/3

За дифракционным пределом

У оптических микроскопов есть принципиальный недостаток. Дело в том, что по форме световых волн невозможно восстановить форму тех предметов, которые оказались намного меньше длины волны: с тем же успехом можно пытаться исследовать тонкую текстуру материала рукой в толстой перчатке для сварочных работ.

Ограничения, создаваемые дифракцией, отчасти удалось преодолеть, причем без нарушения законов физики. Поднырнуть под дифракционный барьер оптическим микроскопам помогают два обстоятельства: то, что при флуоресценции кванты излучаются отдельными молекулами красителя (которые могут довольно далеко отстоять друг от друга), и то, что за счет наложения световых волн можно получить яркое пятно с диаметром, меньшим, чем длина волны.

При наложении друг на друга световые волны способны взаимно друг друга погасить, поэтому можно подобрать параметры освещения образца так, чтобы в яркую область попадал по возможности меньший участок. В сочетании с математическими алгоритмами, которые позволяют, например, убрать двоение изображения, такое направленное освещение дает резкое повышение качества съемки. Становится возможным, к примеру, исследовать в оптический микроскоп внутриклеточные структуры и даже (комбинируя описанный метод с конфокальной микроскопией) получать их трехмерные изображения.

Электронный микроскоп до электронных приборов

Для того чтобы открыть атомы и молекулы, ученым не пришлось их рассматривать — молекулярная теория не нуждалась в том, чтобы видеть объект. А вот микробиология стала возможна только после изобретения микроскопа. Поэтому первое время микроскопы ассоциировались именно с медициной и биологией: физики и химики, изучавшие существенно меньшие объекты, обходились другими средствами. Когда же и им захотелось посмотреть на микромир, дифракционные ограничения стали серьезной проблемой, тем более что описанные выше методы флуоресцентной микроскопии были еще неизвестны. Да и толку от повышения разрешающей способности с 500 до 100 нанометров немного, если объект, который надо рассмотреть, еще меньше!

Зная о том, что электроны могут себя вести и как волна, и как частица, физики из Германии в 1926 году создали электронную линзу. Идея, лежащая в ее основе, была очень простой и понятной любому школьнику: раз электромагнитное поле отклоняет электроны, то с его помощью можно поменять форму пучка этих частиц, растащив их в разные стороны, или, напротив, уменьшить диаметр пучка. Спустя пять лет, в 1931 году Эрнст Руска и Макс Кнолл построили первый в мире электронный микроскоп. В приборе образец сначала просвечивался пучком электронов, а потом электронная линза расширяла прошедший насквозь пучок перед тем, как тот падал на специальный люминесцентный экран. Первый микроскоп давал увеличение всего в 400 раз, но замена света на электроны открыла дорогу к фотографированию с увеличением в сотни тысяч раз: конструкторам пришлось всего лишь преодолеть несколько препятствий технического характера.

Эпителий из трахеи

Фото: Charles Daghlian

Электронный микроскоп позволил рассмотреть устройство клеток в недосягаемом ранее качестве. Но по этому снимку нельзя понять возраст клеток и наличие в них тех или иных белков, а эта информация очень нужна ученым.

1/3

Сейчас электронные микроскопы позволяют фотографировать вирусы крупным планом. Существуют разные модификации приборов, позволяющие не только просвечивать тонкие срезы, но и рассматривать их в «отраженном свете» (в отраженных электронах, конечно). Мы не будем подробно рассказывать про все варианты микроскопов, но заметим, что недавно исследователи смогли создать электронный микроскоп без линз — они научились восстанавливать изображение по дифракционной картине.

Потрогать, а не рассмотреть

Еще одна революция произошла за счет дальнейшего отхода от принципа «осветить и посмотреть». Атомный силовой микроскоп, равно как и сканирующий туннельный микроскоп, уже ничем на поверхность образцов не светит. Вместо этого по поверхности перемещается особо тонкая игла, которая буквально подпрыгивает даже на неровностях размером с отдельный атом.

Не вдаваясь в детали всех подобных методов, заметим главное: иглу туннельного микроскопа можно не только перемещать вдоль поверхности, но и использовать для перестановки атомов с места на место. Именно таким образом ученые создают надписи, рисунки и даже мультфильмы, в которых нарисованный мальчик играет с атомом. Настоящим атомом ксенона, перетаскиваемым иглой сканирующего туннельного микроскопа.

Туннельным микроскоп называют потому, что он использует эффект протекающего через иглу туннельного тока: электроны проходят через зазор между иглой и поверхностью за счет предсказанного квантовой механикой туннельного эффекта. Для работы такого прибора нужен вакуум.

Намного менее требователен к окружающим условиям атомный силовой микроскоп (АСМ) — он может (с рядом ограничений) работать без откачки воздуха. В определенном смысле АСМ является нанотехнологичным наследником патефона. Игла, закрепленная на тонком и гибком кронштейне-кантилевере (cantilever и есть «кронштейн»), движется вдоль поверхности без подачи на нее напряжения и следует рельефу образца так же, как игла патефона следует вдоль бороздок грампластинки. Изгиб кантилевера заставляет отклоняться закрепленное на нем зеркало, зеркало отклоняет лазерный луч, и это позволяет очень точно определять форму исследуемого образца. Главное только иметь достаточно точную систему перемещения иглы, а также запас игл, которые должны быть идеально острыми. Радиус закругления у кончиков таких игл может не превышать одного нанометра.

АСМ позволяет видеть отдельные атомы и молекулы, однако, как и туннельный микроскоп, не позволяет заглянуть под поверхность образца. Иными словами, ученым приходится выбирать между возможностью видеть атомы и возможностью изучать весь объект целиком. Впрочем, и для оптических микроскопов внутренности изучаемых образцов не всегда доступны, ведь минералы или металлы обычно свет пропускают плохо. Кроме того, с фотографированием атомов все равно возникают сложности — эти объекты предстают простыми шариками, форма электронных облаков на таких снимках не видна.

Детектор CMS Большого Адронного Коллайдера

Фото: CERN

Несмотря на то что ускорители заряженных частиц позволили открыть кварки и выяснить структуру составных частиц, их ни в коем случае нельзя отнести к микроскопам.

На просвет

Если заменить свет на рентгеновское излучение, можно просветить и непрозрачные предметы. Настоящий прорыв в этой области произошел тогда, когда физики разработали способ получения ярких пучков рентгеновских лучей и научились управлять ими, создав рентгеновскую оптику.

Синхротронное излучение, возникающее при торможении разогнанных ускорителями заряженных частиц, позволяет изучать окаменевшие останки доисторических животных. Вращая образец под рентгеновскими лучами, мы можем получать трехмерные томограммы — именно так был найден, например, мозг внутри черепа рыб, вымерших 300 миллионов лет назад. Можно обойтись и без вращения, если дополнить регистрацию прошедшего излучения фиксацией рассеянных за счет дифракции рентгеновских лучей.

И это еще не все возможности, которые открывает рентгеновское излучение. При облучении им многие материалы флуоресцируют, причем по характеру флуоресценции можно определить химический состав вещества: таким способом ученые определяют окраску древних артефактов, цвета потускневших рисунков, читают стертые в Средние века труды Архимеда или узнают окраску перьев давно вымерших птиц.

Позируют атомы

На фоне всех тех возможностей, которые предоставляют рентгеновские или оптико-флуоресцентные методы, новый способ фотографирования отдельных атомов уже кажется не таким уж большим прорывом в науке. Суть метода, который позволил получить представленные на этой неделе изображения, такова: с ионизированных атомов срывают электроны и направляют их на специальный детектор. Каждый акт ионизации срывает электрон с определенного положения и дает одну точку на «фотографии». Накопив несколько тысяч таких точек, ученые сформировали картинку, отображающую наиболее вероятные места обнаружения электрона вокруг ядра атома, а это по определению и есть электронное облако.

В заключение скажем, что возможность видеть отдельные атомы с их электронными облаками — это скорее вишенка на торте современной микроскопии. Ученым было важно исследовать структуру материалов, изучать клетки и кристаллы, а обусловленное этим развитие технологий дало возможность дойти до атома водорода. Все, что меньше, — уже сфера интересов специалистов по физике элементарных частиц. А биологам, материаловедам и геологам еще есть куда совершенствовать микроскопы даже с довольно скромным на фоне атомов увеличением. Специалистам по нейрофизиологии, к примеру, давно хочется иметь прибор, способный видеть отдельные клетки внутри живого мозга, а создатели марсоходов продали бы душу за электронный микроскоп, который влезал бы на борт космического аппарата и мог бы работать на Марсе.

lenta.ru

Фотография структуры атома водорода: квантовый микроскоп

Фотография орбитальной структуры атома водорода

На данной фотографии вы смотрите на первое прямое изображение орбит электрона вокруг атома — фактически волновую функцию атома!Для получения фотографии орбитальной структуры атома водорода, исследователи использовали новейший квантовой микроскоп — невероятное устройство, которое позволяет ученым заглянуть в область квантовой физики.

Орбитальная структура пространства в атоме занята электроном. Но при описании этих микроскопических свойств материи, ученые полагаются на волновые функции — математические способы описания квантовых состояний частиц, а именно того, как они ведут себя в пространстве и во времени.

Как правило, в квантовой физике используют формулы типа уравнения Шредингера для описания состояний частиц.

Препятствия на пути исследователей

До сегодняшнего момента, ученые фактически никогда не наблюдали волновую функцию. Попытка уловить точное положение или импульс одинокого электрона было сродни попытке поймать рой мух. Прямые наблюдения искажались весьма неприятным явлением — квантовой когерентностью.

Чтобы измерить все квантовые состояния нужен инструмент, который может проводить множество измерений состояний частицы с течением времени.

Но как увеличить и так микроскопическое состояние квантовой частицы? Ответ нашла группа международных исследователей. С помощью квантового микроскопа — устройства, которое использует фотоионизацию для прямых наблюдений атомных структур.

В своей статье в популярном журнале Physical Review Letters, Aneta Stodolna работающая в институте молекулярной физики (AMOLF) в Нидерландах рассказывает, как она и ее команда получили структуры узловых электронных орбиталей атома водорода помещенных в статическом электрическом поле.

Траектория движения электронов

Методика работы

После облучения лазерными импульсами, ионизированные электроны покидали свои орбиты и по измеренной траектории попадали в 2D детектор (двойная микроканальная пластина [MCP]. Детектор расположен перпендикулярно к самому полю). Существует множество траекторий, по которым могут перемещаться электронов до столкновения с детектором. Это обеспечивает исследователей набором интерференционных картин, — моделей которые отражают узловую структуру волновой функции.Исследователи использовали электростатическую линзу, которая увеличивает исходящую волну электронов более чем в 20000 раз.

Примеры четырех состояний атома водорода. В среднем столбце приведены экспериментальные измерения, в то время как колонка справа показывает время-зависимое вычисление уравнений Шредингера — и они совпадают

Забегая вперед, скажем что ученые планируют использовать ту же технологию, чтобы посмотреть, как ведут себя атомы в магнитном поле.

comments powered by HyperComments

Понравилась запись? Расскажи о ней друзьям!

Просмотров записи: 4771

spacegid.com

Атомы - что это такое, фото

  1. Hi-News.ru
  2. Темы
  3. Исследования
  4. Европа готовится к испытаниям мощнейшего рентгеновского лазера

Европейский рентгеновский лазер на свободных электронах (European X-Ray Free Electron Laser, XFEL) – международный проект, предназначенный для наблюдения за ходом химических реакций, в создании которого участвуют 12 стран. Основной вклад в развитие проекта внесли Германия и Россия. Разработка лазера началась в 2002 году, а ввод его в эксплуатацию состоялся в 2016-м. В сентябре же 2017-го будут проведены его первые полномасштабные испытания, о которых пойдёт речь чуть ниже.

Читать далее →

  1. Hi-News.ru
  2. Темы
  3. Исследования
  4. Учёные случайно создали молекулярную чёрную дыру

Не пугайтесь заголовка. Чёрная дыра, случайно созданная сотрудниками Национальной ускорительной лаборатории SLAC, получилась размером всего лишь с один атом, так что нам ничто не угрожает. Да и название «чёрная дыра» лишь отдалённо описывает наблюдаемый исследователями феномен. Мы неоднократно рассказывали вам о самом мощном в мире рентгеновском лазере, носящем название Linac Coherent Light Source (Линейный источник когерентного света – англ.). Разработано это устройство было для того, чтобы исследователи могли своими глазами увидеть все красоты микроскопического уровня. Но в результате случайности лазер создал миниатюрную молекулярную чёрную дыру.

Читать далее →

  1. Hi-News.ru
  2. Темы
  3. Исследования
  4. IBM доказала возможность хранения информации в одном атоме

Основные компоненты компьютеров становятся настолько малыми, что постепенно сталкиваются с давлением границ привычного мира ньютоновской физики. И нигде масштаб и точность операций не показана лучше, чем на жестких дисках, где триллион битов может вписываться в квадратный дюйм. IBM удалось превзойти этот сценарий: ученые научились записывать и считывать данные в едином атоме.

Читать далее →

  1. Hi-News.ru
  2. Темы
  3. Наука
  4. Если атомы по большей части пустые, почему вещи твердые на ощупь и на вид?

Химик Джон Дальтон предложил теорию, что вся материя и объекты состоят частиц — атомов, — и эта теория до сих пор принята научным сообществом, спустя двести лет. Каждый из этих атомов состоит из невероятно маленького ядра и еще меньших электронов, которые движутся на относительно большом расстоянии от центра. Если представить стол, который в миллиард раз больше, его атомы будут размером с арбузы. Но даже тогда ядро в центре будет все еще слишком маленьким, чтобы его можно было разглядеть, не говоря уж об электронах. Почему же тогда наши пальцы не проходят сквозь атомы? Почему свет не проникает через эти щели?

Читать далее →

  1. Hi-News.ru
  2. Темы
  3. Технологии
  4. Создан самый маленький радиоприемник размером в два атома

Казалось бы, радиоприемники изобретены уже давно и в них не может быть ничего инновационного. Ну, добавят, скажем, в радиоприемник дисплей, функции умного дома или же Интернета вещей. Какие тут новшества? А вот ученым из Гарвардского университета удалось создать самый маленький в мире радиоприемник размером в два атома, причем использовали они для этого не совсем традиционный подход.

Читать далее →

  1. Hi-News.ru
  2. Темы
  3. Технологии
  4. Создано самое продвинутое «увеличительное стекло», с помощью которого можно увидеть атомы

Принцип работы световых микроскопов и увеличительных стекол базируется, помимо оптических свойств и свойств рефракции, на том, что при использовании оптических систем невозможно рассмотреть объекты, размер которых меньше, чем длина волны лучей света. Но ученые — удивительные люди: они постоянно делают то, что ранее казалось невозможным, выходя за общепринятые рамки. И недавно сумели создать «увеличительное стекло», способное сфокусировать свет на поверхности размером с атом.

Читать далее →

  1. Hi-News.ru
  2. Темы
  3. Технологии
  4. Учёным удалось создать атомный накопитель данных

Учёные из Делфтского технологического университета, расположенного в Нидерландах, сумели создать уникальный накопитель данных, где каждый бит информации кодируется с помощью всего одного атома. Чего позволит добиться подобная плотность записи? Скажем так, 1 квадратный сантиметр таких ячеек позволит хранить около 10 терабайт информации, а это позволило бы в свою очередь уместить все книги, когда-либо написанные человечеством, на носителе размером с почтовую марку.

Читать далее →

  1. Hi-News.ru
  2. Темы
  3. Наука
  4. Сюрприз: угадайте, какой элемент во Вселенной на третьем месте по распространенности?

«Два самых распространенных элемента во Вселенной — водород и глупость». — Харлан Эллисон. После водорода и гелия, в периодической таблице сплошь и рядом идут сюрпризы. В числе самых удивительных фактов есть и то, что каждый материал, которого мы когда-либо касались, который видели, с которым взаимодействовали, состоит из одних и тех же двух вещей: атомных ядер, заряженных положительно, и электронов, заряженных отрицательно. То, как эти атомы взаимодействуют между собой — как они толкаются, связываются, притягиваются и отталкиваются, создавая новые стабильные молекулы, ионы, электронные энергетические состояния, — собственно, определяет живописность мира вокруг нас.

Читать далее →

  1. Hi-News.ru
  2. Темы
  3. Исследования
  4. Откуда мы знаем, что все состоит из атомов?

Горы, звезды, люди — все, что мы видим вокруг, состоит из крошечных атомов. Атомы маленькие. Очень и очень. С детства мы знаем, что все вещество состоит из скоплений этих крошечных штучек. Также мы знаем, что их нельзя увидеть невооруженным глазом. Мы вынуждены слепо верить этим заявлениям, не имея возможности проверить. Атомы взаимодействуют друг с другом и по кирпичикам составляют наш мир. Откуда мы это знаем? Многие не любят принимать утверждения ученых за чистую монету. Давайте вместе с наукой пройдем путь от осознания атомов до непосредственного доказательства их существования.

Читать далее →

  1. Hi-News.ru
  2. Темы
  3. Технологии
  4. Самые точные в мире часы могут идти 15 миллиардов лет без погрешности

Недавно мы рассказывали вам о самых точных в мире механических маятниковых часах, созданных часовщиком Джоном Харрисоном в XVIII веке. Они теряют менее одной секунды за 100 дней хода. Но в наши дни эта погрешность кажется просто огромной, поэтому эталоном хода времени являются атомные часы. Но какова же максимальная точность, достигаемая при помощи этого прибора? Мировой рекорд установили часы из Национального института стандартов и технологий (NIST), которые могут непрерывно работать 15 миллиардов лет, при этом их погрешность не достигнет и одной секунды.

Читать далее →

  1. Hi-News.ru
  2. Темы
  3. Наука
  4. Могут ли атомы быть в двух местах одновременно?

Можно ли одновременно забить гол и не попасть по воротам? В мире самых маленьких объектов — да: в соответствии с предсказаниями квантовой механики, микроскопические объекты могут выбирать разные пути одновременно. Мир же макроскопических объектов подчиняется другим правилам: футбольный мяч, например, всегда движется в определенном направлении. Но могут быть и лазейки. Физики из Университета Бонна создали эксперимент, который должен по возможности проверить это. Первый эксперимент покажет, могут ли атомы цезия выбирать два пути одновременно.

Читать далее →

  1. Hi-News.ru
  2. Темы
  3. Исследования
  4. «Заряд-демон»: что случилось с третьей бомбой Манхэттенского проекта?

В зависимости от вашей точки зрения, «Проект Манхэттен» — сотрудничество США, Великобритании и Канады, в ходе которого были разработаны первые атомные бомбы — это один из величайших и худших проектов нашего времени. Можно сказать, что Манхэттенский проект по сути закончил Вторую мировую войну и таким образом в долгосрочной перспективе спас миллионы жизней. Еще можно сказать, что Манхэттенский проект привел к десятилетиям «железного занавеса» и холодной войне. Независимо от вашей точки зрения, все сходятся на том, что физики, инженеры и химики, стоявшие за проектом, были гениями и профессионалами своего дела. Или полными кретинами.

Читать далее →

  1. Hi-News.ru
  2. Темы
  3. Технологии
  4. Как работают атомные часы?

Когда внезапно отключается свет и чуть позже появляется, как вы узнаете, какое время на часах нужно выставлять? Да, я про электронные часы, которые наверняка у многих из нас есть. Вы хотя бы раз задумывались о том, как регулируется время? В этой статье мы узнаем все об атомных часах и о том, как они заставляют весь мир тикать.

Читать далее →

  1. Hi-News.ru
  2. Темы
  3. Наука
  4. Самый точный атомный хронометр теряет одну секунду за пять миллиардов лет

Физики Национального института стандартов и технологий США (The National Institute of Standards and Technology, NIST) разработали хронометр на основе атомов стронция, который установил новый рекорд точности и стабильности.

Читать далее →

  1. Hi-News.ru
  2. Темы
  3. Наука
  4. 100 лет атому Бора, отмеченные на родине знаменитой теории

Нильс Бор с женой Маргарет, 30-е годы

В год празднования столетия теории атома, с которой, как принято считать, началась квантовая механика, мне довелось поехать на родину открытия – в Копенгаген. Ещё при подготовке к поездке было принято твердое решение обязательно попасть в Институт Нильса Бора и посмотреть, как там всё устроено.

Читать далее →

  1. Hi-News.ru
  2. Темы
  3. Наука
  4. #будущее | Ядерное разоружение

Ядерное оружие распространяется во все больше и больше стран. Куда приведет нас эта тенденция в будущем? Ядерное оружие, как правило, создается для повышения безопасности или престижа, но у этого очевидно приятного для страны процесса есть побочный эффект: повышение ставок на конфликт, что ставит человечество в неудобное положение. Также оно подчеркивает имидж своего обладателя как «опасный» — едва ли обычные люди будут стремиться к этому в личной жизни (на дворе далеко не 90-е). Если деконструкция ядерного оружия говорит о внутренних противоречиях, распространение его стало хорошим примером. Но давайте посмотрим на этот процесс более внимательно.

Читать далее →

  1. Hi-News.ru
  2. Темы
  3. Наука
  4. Физикам удалось телепортировать атом в квантовой системе

Впервые физики передали атом из одного места в другое внутри электронного чипа. Понимаете, чем чревато такое событие? Давайте обозначим его как локальный прорыв. Полученные результаты могут привести, по словам Аркадия Федорова из Университета Квинсленда, к большим электронным сетям и более функциональным электронным чипам.

Читать далее →

  1. Hi-News.ru
  2. Темы
  3. Наука
  4. Атомы цезия помогли осуществить прорыв в изучении квантовой телепортации

В течение нескольких последних лет ученые всего мира интенсивно работают над технологиями и методами квантовой телепортации, позволяющими передавать данные на квантовом уровне от одного фотона света к другому.

Читать далее →

  1. Hi-News.ru
  2. Темы
  3. Исследования
  4. Впервые сфотографировано образование атомных связей в молекуле

Впервые ученым удалось сфотографировать молекулу с разрешением в один атом в процессе установления ковалентной связи. Полученные изображения имеют поразительное сходство со схемами, которые мы знаем из учебников химии.

Читать далее →

  1. Hi-News.ru
  2. Темы
  3. Наука
  4. Молекула пиррола доказала влияние квантовой механики на молекулярном уровне

Движение кольцеобразной молекулы пиррола по металлической поверхности не подчиняется сформированным на протяжении многих лет законам классической физики. Воспользовавшись сверхчувствительными технологиями, ученые выяснили, что законы квантовой физики оказывают влияние на окружающий мир не только на субатомном уровне, но и на молекулярном. Ученые химического факультета Кембриджского университета и Кавендишской лаборатории заявили, что в случае с пирролом, квантовые законы, касающиеся движения внутренних составных частей молекулы, коренным образом изменяют движение молекулы в целом.

Читать далее →

  1. Hi-News.ru
  2. Темы
  3. Исследования
  4. Видео дня: самый маленький фильм из атомов

Исследователи IBM показали забавное анимированное видео с участием наименьших частиц химического элемента — атомов. Книга рекордов Гиннесса признала картину «Мальчик и его атом» самым маленьким фильмом в мире.

Читать далее →

hi-news.ru

Впервые в мире голландские ученые сделали снимок атома водорода

Используя лазеры и мощные микроскопы голландские ученые сделали уникальную фотографию элементарных частиц атома водорода в результате революционного эксперимента.

 

В результате выдающегося новаторского эксперимента впервые в жизни была сделана фотография внутреннего строения атома, это по сути открытие может привести к революционным формам электроники и помочь понять человечеству строение основного строительного блока Вселенной.

Голландские ученые при помощи лазеров и мощных микроскопов заглянули внутрь атома водорода. Изображения такого типа ранее никогда не были получены, так как всегда это было связанно с тем, что структура атома разрушалась.

Ученые из Амстердама смогли заглянуть внутрь при помощи особой линзы, которая увеличивает в 20 тысяч раз, создавая «квантовый микроскоп».

Эксперимент раздвинул границы до этого времени считавшиеся квантовыми физиками, пределом разрешения и могут помочь в конструировании систем сверхбыстрой электроники в будущем .

Квантовая теория не описывает точное местоположение элементарных частиц в структуре атома, а дает волновую функцию вероятностного местонахождения частицы, которая описывает одновременно время-пространственное положение элементарной частицы.

Волновые функции аналогичны звуковым волнам за исключением того, что звуковая волна математически описывает движение молекул в воздухе в конкретном месте, волновая функция описывает вероятностное положение частицы. Физики могут теоретически предсказать вероятность волновой функции, а не значение волновой функции, так как они очень хаотичны.

Большинство попыток непосредственно наблюдать волновые функции в реале приводит к процессу, который называется коллапс. Таким образом, для экспериментального измерения свойств волновой функции требует от исследователей реконструировать его из множества отдельных разрушающих измерений на одинаково приготовленных атомах или молекулах.

Физики из AMOLF (Нидерландского общества фундаментальных исследований материи в Амстердаме) продемонстрировали новаторский неразрушающий подход, опубликованный в журнале Physical Review Letters. Основываясь на предложении трех советских физиков 1981 года и более поздних работах, которые позволили перенести это в область реализуемого на практике, голландские ученые направили лучи двух лазеров на атом водорода, находящийся внутри камеры, облучая электроны на скоростях и направлениях, которые определяются базовыми волновыми функциями. Сильное электрическое поле внутри камеры направляло электроны в область плоского детектора, которое зависит от их начальных скоростей, а не от их исходного положения.

Таким образом, распределение электронов, бомбардирующих детектор, соответствует их волновой функции, когда они отрываются от ядра атома водорода.

Устройство отображает распределение электронов на фосфоресцирующем экране, как чередование светлых и темных колец, которые ученые фотографировали при помощи цифровой камерой высокого разрешения.

Ученые считают, что способ предлагаемый голландскими исследователями имеет большие перспективы в других экспериментах. Инструмент, который непосредственно увеличивает масштаб микроскопической квантовой частицы в лабораторном опыте, потенциально, может помочь сделать видимыми непосредственно некоторые квантовые свойства. Такой квантовый микроскоп будет способствовать развитию технологий квантового или молекулярного масштаба.

Лазерный луч использовался для обнаружения частиц внутри атома многократно, и таким образом их активность может регистрироваться мощным микроскопом.

Атом водорода выбран для изучения, так как это самый распространенный элемент материи во Вселенной. Получение его фотографии наиболее простое, чем других атомных структур. В настоящее время голландские ученые начали эксперименты с гелием. Будет ли достигнут успех с более сложными атомными структурами, вопрос на который предстоит ответить.

maxpark.com

атом Фотографии, картинки, изображения и сток-фотография без роялти

#26057102 - Atom значок

Вектор

Похожие изображения

Добавить в Лайтбокс

#51562223 - Атом, изолированных на белом фото-реалистичные..

Вектор

Похожие изображения

Добавить в Лайтбокс

#44128651 - Синий светящиеся огни космический..

Вектор

Похожие изображения

Добавить в Лайтбокс

#53550217 - Сфера кнопка шар синий круглый основной..

Похожие изображения

Добавить в Лайтбокс

#54940281 - Замороженный момент столкновения..

Вектор

Похожие изображения

Добавить в Лайтбокс

#38412458 - Черно-белые элементной сетки. Абстрактная..

Вектор

Похожие изображения

Добавить в Лайтбокс

#37264180 - Аннотация низкополигональная геометрической..

Вектор

Похожие изображения

Добавить в Лайтбокс

#36597656 - Крупным планом сети. Аннотация нанотехнологии..

Похожие изображения

Добавить в Лайтбокс

#40375113 - Черно-белые Polygonal Элемент. 3D Сфера..

Вектор

Похожие изображения

Добавить в Лайтбокс

#45643080 - Абстрактный фон с перекрывающимися..

Вектор

Похожие изображения

Добавить в Лайтбокс

#38412665 - Черно-белые сетки полигональной элемент...

Вектор

Похожие изображения

Добавить в Лайтбокс

#42356108 - 3D Molecule структуры фон. Графический..

Вектор

Похожие изображения

Добавить в Лайтбокс

#45979917 - Молекулярная структура и векторные..

Вектор

Похожие изображения

Добавить в Лайтбокс

#37007187 - Молекула Концепция тело человека..

Вектор

Похожие изображения

Добавить в Лайтбокс

#40105979 - Аннотация соединение сети передачи..

Вектор

Похожие изображения

Добавить в Лайтбокс

#52871106 - коллекция иконок Outline - Школьное образование

Вектор

Похожие изображения

Добавить в Лайтбокс

#38398696 - Тонкий значок линия с плоского элемента..

Вектор

Похожие изображения

Добавить в Лайтбокс

#25729211 - Сияющий атом синий неоновый свет..

Вектор

Похожие изображения

Добавить в Лайтбокс

#22337928 - набор абстрактных икон, химических..

Вектор

Похожие изображения

Добавить в Лайтбокс

#28742855 - Вектор ярким синим цветом неоновые..

Вектор

Похожие изображения

Добавить в Лайтбокс

#39640779 - большой набор векторных технологии

Вектор

Похожие изображения

Добавить в Лайтбокс

#26109244 - Периодическая таблица химических..

Вектор

Похожие изображения

Добавить в Лайтбокс

#32126953 - Векторная иллюстрация. Атомы. Медицинский..

Вектор

Похожие изображения

Добавить в Лайтбокс

#49611463 - Каркасная сетка сломанной многоугольной..

Вектор

Похожие изображения

Добавить в Лайтбокс

#42338217 - Аннотация футуристический - Молекулы..

Вектор

Похожие изображения

Добавить в Лайтбокс

#50900206 - Школьные принадлежности и образования..

Вектор

Похожие изображения

Добавить в Лайтбокс

#34611613 - Символ атома, illustraton

Вектор

Похожие изображения

Добавить в Лайтбокс

#43621206 - Установить Технология вектор символ

Вектор

Похожие изображения

Добавить в Лайтбокс

#21832550 - Иллюстрация элемента водорода

Вектор

Похожие изображения

Добавить в Лайтбокс

#36313744 - Молекула ДНК, абстрактный фон

Вектор

Похожие изображения

Добавить в Лайтбокс

#52119111 - Сотовый анатомии подробные иллюстрации,..

Вектор

Похожие изображения

Добавить в Лайтбокс

#26116911 - Изображение ядерного взрыва бомбы

Похожие изображения

Добавить в Лайтбокс

#19776250 - 3d атома

Похожие изображения

Добавить в Лайтбокс

#20842360 - Строении атома

Вектор

Похожие изображения

Добавить в Лайтбокс

#45937128 - Аннотация оранжевый свет фон для..

Вектор

Похожие изображения

Добавить в Лайтбокс

#38921219 - Аннотация низкополигональная голубого..

Вектор

Похожие изображения

Добавить в Лайтбокс

#25495365 - Логотип Аннотация Технология вектор..

Вектор

Похожие изображения

Добавить в Лайтбокс

#43430693 - Набор из 9 векторных шаблонов для..

Вектор

Похожие изображения

Добавить в Лайтбокс

#55081711 - Физика, химия и биология, лабораторные..

Вектор

Похожие изображения

Добавить в Лайтбокс

#21035995 - Атом

Похожие изображения

Добавить в Лайтбокс

#46122925 - Наука фон с молекулами

Похожие изображения

Добавить в Лайтбокс

#27291038 - Субатомных частиц - векторные иллюстрации.

Вектор

Похожие изображения

Добавить в Лайтбокс

#39041989 - Абстрактный синий свет фон для дизайна..

Вектор

Похожие изображения

Добавить в Лайтбокс

#23644403 - Наука иконки

Вектор

Похожие изображения

Добавить в Лайтбокс

#66662167 - Город с conncetion линии, технология концептуальных,..

Похожие изображения

Добавить в Лайтбокс

#11657344 - синий атома, изолированных на белом..

Вектор

Похожие изображения

Добавить в Лайтбокс

#38030831 - Наука Молекула Молекулярная ДНК Структура..

Похожие изображения

Добавить в Лайтбокс

#45235867 - Абстрактный фон сеть молекула - 3d..

Похожие изображения

Добавить в Лайтбокс

#29347877 - Модные значки умножить науки и фраза..

Вектор

Похожие изображения

Добавить в Лайтбокс

#52890096 - Вектор магия золотой круг. Светящиеся..

Вектор

Похожие изображения

Добавить в Лайтбокс

#41514532 - Иллюстрация био инфографики фоне..

Вектор

Похожие изображения

Добавить в Лайтбокс

#46662677 - Вектор Аннотация наука фона. Прямолинейное..

Вектор

Похожие изображения

Добавить в Лайтбокс

#41434270 - Вектор здравоохранения медицинские..

Вектор

Похожие изображения

Добавить в Лайтбокс

#53298716 - Вектор магия свет светящийся след..

Вектор

Похожие изображения

Добавить в Лайтбокс

#38030592 - Наука Молекула Молекулярная ДНК Структура..

Похожие изображения

Добавить в Лайтбокс

#41739033 - Планеты вектор концепции. Аннотация..

Вектор

Похожие изображения

Добавить в Лайтбокс

#41958991 - Молекула Атом

Похожие изображения

Добавить в Лайтбокс

#32769897 - Иконки с плоским линии, установленной..

Вектор

Похожие изображения

Добавить в Лайтбокс

#25252133 - Молекулы озона и кислорода. Схема..

Вектор

Похожие изображения

Добавить в Лайтбокс

#16114204 - 3d белый человек с атомом и палки. 3D-изображение...

Похожие изображения

Добавить в Лайтбокс

#26049438 - Изображение ядерного взрыва бомбы

Похожие изображения

Добавить в Лайтбокс

#47408628 - Современный набор логотип значок..

Вектор

Похожие изображения

Добавить в Лайтбокс

#54293910 - Сфера, состоящая из точек. Абстрактный..

Вектор

Похожие изображения

Добавить в Лайтбокс

#24557287 - Теория струн, Суперструны M-теории..

Вектор

Похожие изображения

Добавить в Лайтбокс

#22964508 - Модель атома с химии и науки значок..

Вектор

Похожие изображения

Добавить в Лайтбокс

#21036408 - Наука физика связанных иконки

Вектор

Похожие изображения

Добавить в Лайтбокс

#32126960 - Векторная иллюстрация. Атомов. Группа..

Вектор

Похожие изображения

Добавить в Лайтбокс

#21832245 - Иллюстрация элемента серы

Вектор

Похожие изображения

Добавить в Лайтбокс

#33565711 - Наука модные Icons Pack. Векторные элементы

Вектор

Похожие изображения

Добавить в Лайтбокс

#31634995 - Наука Молекулярная DNA Model Структура,..

Похожие изображения

Добавить в Лайтбокс

#21821223 - Современное медицинское здоровье,..

Вектор

Похожие изображения

Добавить в Лайтбокс

#34930533 - Цвет молекула, установленные с тенью..

Вектор

Похожие изображения

Добавить в Лайтбокс

#46580898 - значок Atom, современный минимальный..

Вектор

Похожие изображения

Добавить в Лайтбокс

#37128588 - Аннотация низкополигональная серый..

Вектор

Похожие изображения

Добавить в Лайтбокс

#42762601 - Квартира Школа векторных иконок Коллекция...

Вектор

Похожие изображения

Добавить в Лайтбокс

#8248573 - Science icons | B&W series

Вектор

Похожие изображения

Добавить в Лайтбокс

#36292531 - Черно-белые сетки полигональной элемент...

Вектор

Похожие изображения

Добавить в Лайтбокс

#41301606 - Набор цифровых фонов для молекулы..

Вектор

Похожие изображения

Добавить в Лайтбокс

#43651872 - Абстрактный фон атом

Похожие изображения

Добавить в Лайтбокс

#38413348 - Черно-белые элементной сетки. Абстрактная..

Вектор

Похожие изображения

Добавить в Лайтбокс

#39390473 - Набор цифровых фонов для молекулы..

Вектор

Похожие изображения

Добавить в Лайтбокс

#48783238 - Аннотация молекулы дизайн. Вектор..

Вектор

Похожие изображения

Добавить в Лайтбокс

#36645514 - Тонкие иконки линии открытия новых..

Вектор

Похожие изображения

Добавить в Лайтбокс

#37264179 - Аннотация низкополигональная геометрической..

Вектор

Похожие изображения

Добавить в Лайтбокс

#12300015 - Изображение сердца, состоящего из..

Вектор

Похожие изображения

Добавить в Лайтбокс

#9931798 - atom symbol with a globe in the middle

Вектор

Похожие изображения

Добавить в Лайтбокс

#45457799 - Цифровой Человек Логотип шаблон вектор..

Вектор

Похожие изображения

Добавить в Лайтбокс

#11657335 - красочные атом изолирован на белом..

Вектор

Похожие изображения

Добавить в Лайтбокс

#9293161 - abstract background orange 10eps

Вектор

Похожие изображения

Добавить в Лайтбокс

#9845962 - blue atom illustration isolated over a white background

Вектор

Похожие изображения

Добавить в Лайтбокс

#71758605 - Вектор молекула с 3D-бумажной наклейкой,..

Вектор

Похожие изображения

Добавить в Лайтбокс

#9426265 - carbon atom

Похожие изображения

Добавить в Лайтбокс

#14929885 - Аннотация молекулярная фон

Похожие изображения

Добавить в Лайтбокс

#33744463 - Вектор атом золота значок

Вектор

Похожие изображения

Добавить в Лайтбокс

#6882716 - Molecule Abstract

Вектор

Похожие изображения

Добавить в Лайтбокс

#13502276 - Зеленый атома электроном. llustration на..

Вектор

Похожие изображения

Добавить в Лайтбокс

#9224097 - Hydrogen chemical element of the periodic table with symbol H..

Похожие изображения

Добавить в Лайтбокс

#13145352 - Нано технологии эмблемы в качестве..

Похожие изображения

Добавить в Лайтбокс

#5814296 - Render of molecule

Похожие изображения

Добавить в Лайтбокс

#46460319 - Установите брошюры, шаблоны плакат..

Вектор

Похожие изображения

Добавить в Лайтбокс

ru.123rf.com

Получена фотография атома водорода

Долгое время ученым не удавалось заглянуть внутрь атома — данная система просто "рассыпалась" от любой подобной попытки. Однако недавно члены международной научной группы смогли это сделать — они сфотографировали атом водорода таким, какой он есть. И помогла им в этом методика, разработанная отечественными физиками более 30 лет тому назад.

Как мы знаем, атом любого элемента можно изучать лишь косвенным путем, а вот сфотографировать практически невозможно. Происходит это от того, что каждый атом является квантовой системой, и вместо точного местонахождения электрона в конкретный момент времени ученые имеют дело лишь с описанием его "адреса" в виде волновой функции, дающей вероятность обнаружения частицы в том или ином месте. Ну, а раз нельзя точно определить местоположение частицы, то как же ее фотографировать?

Волновую функцию, конечно же, можно рассчитать и, соответственно, предугадать, где в конкретный момент будет находиться неуловимый электрон. Однако это легко сделать лишь на бумаге, а вот при попытках сфотографировать его данная частица столкнется с фотоном из-за чего произойдет коллапс этой самом волновой функции и электрон окажется совсем не там, где он должен был быть. То есть в данном случае, как это и было предсказано Вернером Гейзенбергом более полувека назад, сама попытка измерения системы вызовет резкое изменения всех ее свойств.

Читайте также: Ученые сфотографировали тень… атома!

Несмотря на то, что фототехника сейчас весьма усовершенствовалась, сделать фотографию атома изнутри до недавнего времени никому не удавалось. Члены международной научной группы под общим руководством Анеты Стодольна из лаборатории AMOLF Нидерландского фонда фундаментальных исследований все-таки смогли сделать достаточно точный снимок атома водорода. Для этого им пришлось воспользоваться методом, предложенным советскими физиками Ю. Н. Демковым, В. Д. Кондратовичем и В. Н. Островским еще в 1981 году (однако самим разработчикам не удалось осуществить его на практике).

Суть этого метода весьма проста — внутри закрытой камеры устанавливаются два лазера, между которыми помещается атом водорода. Лазеры начинают обстреливать этот атом, в результате чего электрон вылетает из него со скоростью и в направленияи, которые зависят от его волновой функции излучения. Если в камере не один, а несколько атомов, то те, соответственно, выпустят несколько электронов, которые будут интерферировать.

Но это еще не все — сильное электрическое поле внутри камеры направляет электроны к заранее предусмотренным точкам на плоском детекторе. Прибыв туда, они распределяются по скоростям, которые получили после соударения, а не в зависимости от своего первоначального местоположения. Однако данное распределение электронов на плоском экране детектора, находящемся на некотором удалении от источника частиц (то есть атомов), все равно совпадает с волновой функцией, которую они имели перед тем, когда лишились контакта с атомным ядром, бросив свои орбиты и отправившись в путешествие по камере.

Таким образом распределение электронов отражается на фосфоресцирующем экране, а значит, их можно сфотографировать. Именно это и сделали физики из Международной научной группы. При этом совершенно очевидно, что для того, чтобы иметь точный "портрет" атома водорода, таких электронов надо накопить довольно много. Сами понимаете, что реально про электрон нельзя сказать, что есть точка, в которой он наверняка находится — на самом деле он с некоторой вероятностью существует в области пространства, ограниченной некоей поверхностью.

Ну, а раз так, то плотность вероятности его появления на ограниченной поверхности может, по сути, выбираться произвольно. Тем не менее, для простоты подсчетов и обработки результатов эксперимента обычно принимают как некое значение в диапазоне от 0,9 до 0,99. Получается, что, хотя электрон в атоме водорода всего один, он не имеет какого-то определенного положения сам по себе. Так что для того, чтобы снимок получился более точным, а также для гарантированного понимания реальной ситуации внутри атома водорода, ученым пришлось повторить эксперимент примерно 20 000 раз. Именно эти данные и составили полную картину перемещения неуловимого электрона внутри атома вокруг ядра, состоящего всего лишь из одного протона.

Читайте также: Физики создали из атома Вселенную

Интересно, что несмотря на то, что метод такой "субатомной" фотографии был предложен более тридцати лет тому назад, до сих пор ни один научный коллектив так и не опробовал его на практике — хотя, в отличие от того времени, когда этот способ был разработан, соответствующие условия для проведения экспериментов уже появились. До недавнего времени он использовался всего лишь для получения более точных "снимков" молекул. Теперь ученые доказали, что с помощью данной методики можно сфотографировать и более меньшую единицу материи.

Впрочем, сфотографировать атом водорода, по мнению исследователей, не так уж и сложно — ведь в нем только один электрон. А вот получить фотографию гелия будет труднее — нужно накапливать данные о движении уже двух электронов. А это значит, что придется ставить эксперимент не менее 40 тысяч раз!

Читайте самое интересное в рубрике "Наука и техника"

Радиация не пустит к Марсу

www.pravda.ru


Смотрите также