Először készült fotó a hidrogénatom belsejéről

Egy hollandiai kutatólabor munkatársai új módszert dolgoztak ki a szubatomi részecskék állapotát leíró hullámfüggvények vizsgálatára és megjelenítésére.

Először készült fotó a hidrogénatom belsejéről

Az atomok alkotóelemeit, vagyis az elektronokat, a protonokat és a neutronokat közvetlenül vizsgálni, képi formában megjeleníteni szinte lehetetlen feladat. A szubatomi részecskék viselkedését leíró kvantummechanikai elmélet értelmében ezek pillanatnyi tartózkodási helye nem határozható meg: annyit tehetünk, hogy hullámfüggvények segítségével leírjuk, hogy az adott részecske milyen valószínűséggel tartózkodik a tér egyes pontjain.

A hullámfüggvényekkel ráadásul rendkívül óvatosan kell bánni, mivel a kvantumvilág egyik furcsa velejárójaként csaknem mindenféle közvetlen megfigyelési kísérlet a kvantumállapot megváltozásához, vagyis az adott hullámfüggvény összeomlásához vezet. A kutatóknak tehát rengeteg teljesen azonos tulajdonságú atomot vagy molekulát kell megvizsgálniuk, hogy a hullámfüggvényre nézve végzetes mérések sora révén fogalmat alkothassanak annak tulajdonságairól.

Ezért is nagyon nagy jelentőségő, hogy egy amszterdami kutatólabor, az AMOLF szakértői múlt héten megjelent tanulmányukban egy olyan új metódusról számolnak be, amelynek révén lehetséges a hullámfüggvényt annak összeomlasztása nélkül vizsgálni. Eljárásuk elméleti alapjait 1981-ben fektette le három szovjet elméleti fizikus, az elmúlt évek technológiai fejlődése pedig végre megvalósíthatóvá tette az ötletet. A kutatócsoport lézerpulzusokat irányított a vizsgált hidrogénatomokra, amelyek elektronjai eredeti hullámfüggvényüktől függő sebességgel és irányban hagyták el pályájukat. A kamrában keltett erős elektromos mező aztán az elektronokat az ott elhelyezett síkdetektor kezdősebességüknek megfelelő helyére irányította. A detektorba csapódó, elviekben teljesen azonos körülmények közül származó elektronok eloszlása így megadta a részecskék lézerpulzus előtti hullámfüggvényét, vagyis a tulajdonképpeni elektronpályákat. Az érzékelő foszforeszkáló felszínén az eloszlás világos és sötét gyűrűk formájában rajzolódik ki, amelyeket a kutatók nagyfelbontású digitális fényképezőgéppel rögzítettek.

Az eredmény egyrészt azért fontos, mert minden eddiginél megfoghatóbb módon jeleníti meg a sokszor megfoghatatlannak tűnő kvantummechanikai jelenségek egyikét, másrészt pedig a metódus révén minden eddiginél kisebb elektronikus készülékek lehetnek építhetők, molekuláris vezetékekkel és atomi vastagságú félvezetőkkel, magyarázza Aneta Stodolna, a kutatás vezetője. A kutatásban részt nem vevő Jeff Lundeen, az Ottawai Egyetem fizikusa szerint a kísérlet már csak abból a szempontból is érdekes és lényeges, hogy a világegyetem leggyakoribb elemének, a hidrogénnek a belső szerkezetét helyezi eddig sosem tapasztalt megvilágításba. A szakértő azt is hozzátette, hogy Stodolna kutatócsoportjának technikája egy teljesen új módja a hullámfüggvények megfigyelésének, és amennyiben a hidrogénnél bonyolultabb atomok esetében is alkalmazható, a világ laboratóriumai egy rendkívül hasznos új metódussal gazdagodhatnak, amely nagyban hozzájárulhat az atomi és szubatomi folyamatok mélyebb megértéséhez.

Tesztek

{{ i }}
arrow_backward arrow_forward
{{ content.commentCount }}

{{ content.title }}

{{ content.lead }}
{{ content.rate }} %
{{ content.title }}
{{ totalTranslation }}
{{ orderNumber }}
{{ showMoreLabelTranslation }}
A komment írásához előbb jelentkezz be!
Még nem érkeztek hozzászólások ehhez a cikkhez!
Segíts másoknak, mond el mit gondolsz a cikkről.
{{ showMoreCountLabel }}

Kapcsolódó cikkek

Magazin címlap arrow_forward