За първи път в историята учени наблюдаваха вътрешността на атом. Устройство, наречено квантов микроскоп, позволи на физиците да надникнат в квантовия свят. Изображението, показващо водородна частица “отвътре”, е огромна стъпка напред в разбирането на света около нас.

Физици от лабораторията AMOLF в Холандската фондация за фундаментални изследвания на материята (FOM) в Амстердам публикуваха наскоро своите открития. Техните експерименти се базират на изследванията на трима руски теоретици, публикувани през 1981 г. Екипът обстрелва с лазери водородни атоми в затворено помещение. Електроните се ускоряват в посока и със скорост, зависеща от вълновата им функция. Силно магнитно поле “насочва” електроните в необходимата посока – към детектор, който ги “заснема”. Електроните, достигащи до детектора са със същата вълнова функция както когато напускат водородното ядро.

“Много сме доволни от резултатите”, заключва ръководителят на екипа Анета Стодолна.

Защо не се е случило досега?

Заснемането на вътрешността на атом съвсем не е просто. Законите на квантовата механика правят на практика невъзможно откриването на субатомни частици. Вместо да могат да открият с точност квантовата частица, учените са способни да я опишат с вълновата й функция. Вълновата функция донякъде прилича на звукова вълна, но вместо движението на въздуха, показва вероятността частицата да бъде открита.

Трудността на начинието идва от това, че измерването на вълновата функция е почти невъзможно. Повечето опити да бъде наблюдавана частицата предизвикват нейния колапс (разрушавайки я).

Проста схема на експеримента, позволил “заснемането” на електрона.

Макар квантовата механика да е ежедневие за физиците, те рядко имат възможност да я наблюдават в действие.

Възможните приложения на откритието звучат наистина замайващо. В приложение към изследването учените предлагат подобен метод да бъде използван за създаване на проводници с дебелината на атом. Все пак най-важното постижение е в областта на най-фундаменталната физика.

“Експериментът е много интересен. Особено ме впечатлява, че се занимава с водород. Този елемент се учи още в училище, а в същото време представлява три четвърти от Вселената. Екипът на Стодолна на практика създава нов начин за наблюдаване на вълнова функция. Това ще позволи на учените в бъдеще да изследват атоми по друг начин. Ще бъде улеснено изследването на химически реакции и нанотехнологии”, заключва Джеф Лундин, физик от Университета в Отава, Канада.