Физики сымитировали троянские астероиды внутри атома
Учёные выстроили точную модель части Галлактики внутри 1-го атома калия, раздутого до толикой мм. Такой трюк исследователи выполнили, чтобы показать достойные внимания скрещения меж квантовой и классической физикой.
Представление о том, что
Учёные выстроили точную модель части Галлактики внутри 1-го атома калия, раздутого до толикой мм. Такой трюк исследователи выполнили, чтобы показать достойные внимания скрещения меж квантовой и классической физикой.
Представление о том, что электроны вертятся вокруг ядра атома по чётким орбитам, будто бы шарики-планеты вокруг звезды, — устарело. Квантовая природа субатомных частиц и их дуализм (электрон — и частица, и волна сходу) приводят к тому, что электроны будто бы размазываются вокруг ядра и физикам остаётся рассуждать только о вероятности их нахождения в том или ином месте, описывая частицы волновой функцией.
Но, как оказалось, при определённых аспектах электрон можно вынудить бегать вокруг ядра фактически что как планету, другими словами — локализовать его, не нарушая связанности частей системы, пишет MEMBRANA.
Экспериментаторы из институтов Райса, Венского технологического и американской гос лаборатории в Окридже сделали атом Ридберга, в каком электрон находился в высоковозбуждённом состоянии (на высоком энергетическом уровне).
Далее при помощи импульсов электрического поля учёные заставили волновую функцию электрона коллапсировать. Частица обратилась в локализованный волновой пакет, снаружи напоминающий запятую (это были границы, где электрон может быть найден). В таком состоянии электрон продолжил обращение вокруг ядра, но на очень короткое время.
Физики же вожделели вынудить его бегать по орбите бесконечно, и так, чтобы не нарушалась целостность атома. Учёные приложили к атому крутящееся радиочастотное электрическое поле, передаёт PhysOrg.com. Поле захватило локализованный электрон (ту «запятую») и заставило синхронно обращаться вокруг ядра. Другой электрический импульс позволил сделать секундную «фотографиютаковой экзотической системы.
«Троянскийволновой пакет, обращающийся вокруг ядра атома, будто бы группа астероидов-троянцев (кадр Rice University).
Правда, ридберговский атом в момент анализа разрушался. Но объединив данные по десяткам тысячам таких опытов, физики показали, что локализованный электрон ведёт себя в точности так же, как троянские астероиды Юпитера.
Последние находятся в точках Лагранжа на орбите Юпитера, и все вместе сформировывают две «запятые(по форме похожие на локализованный волновой пакет), опережающие газовый гигант и отстающие от планеты в её пути вокруг Солнца.
И пусть поведение астероидов и планет описывается классической механикой, совпадение тут далеко не случаем. Узнаваемый датский физик Нильс Бор ещё в 1920 году сделал прогноз об отношении меж законами движения Ньютона и квантовой физикой.
«Бор предсказал, что квантовомеханическое описание физического мира для систем достаточного размера будет совпадать с обычным описанием, представленным ньютоновской механикой, — говорит победитель группы исследователей Барри Даннинг (Barry Dunning). — Бор также указал на условия, при которых это соответствие можно было бы смотреть. А конкретно, такое совпадение должно проявляться в атомах с очень высоким значением головного квантового числа».
Непосредственно это предсказание и подтвердили учёные. В их опытах главное квантовое число электрона в ридберговском атоме составляло от 300 до 600. «В таких возбуждённых состояниях атомы калия в сотки тысяч раз больше, чем обычно, и походят по размеру на точку в конце предложения, — объясняет Даннинг. — Таким образом, они являются хорошими кандидатами для проверки предсказания Бора».
Так же как волновой пакет в ридберговском атоме был захвачен комбинированным электрическим полем ядра и внешних волн, астероиды-троянцы контролируются совместным гравитационным полем Солнца и Юпитера, — продолжают проводить аналогию физики.
Оставить комментарий