A hidrogén pálya felépítésének első képe laboratóriumban

A fenti kép egy gyönyörű törés a tudományos paradigmából. Ez a hidrogénatom közvetlen megfigyeléséből származó rekord. A feat megvalósításához a projektben részt vevő kutatók egy új készüléket használtak, amelyet kényelmesen kvantummikroszkóppal neveztek el - amely, ahogy a neve is sugallja, lehetővé teszi a homályos kvantumvilág bepillantását.

Az újdonság "tudományának" egy kicsit történő fordításának megkezdésekor az "orbitális szerkezet" azt jelenti, hogy az atom magja és elektronjai - vagy az "elektronja" által elfoglalt helyet foglalja magában, különös tekintettel a hidrogénatomra. Ami lehetővé tette a szöveget megnyitó kép tudományos vonzerejét, szintén reagál a tudományos zsargonra: ez a „hullámfüggvény”.

Ez egy matematikai függvény, amellyel megpróbálják megérteni a csodálatos kvantumkáoszt. Az így kapott értékek a szubatomi részecskék viselkedésével foglalkoznak időben és térben. Egy tipikus esetben az eszköz, amelyet a tudósok használnak - például a Schrödinger-egyenlettel - az alatomok állapotának leírására, számtalan összetett eredményt és zavaros grafikonokat adva.

Az első közvetlen rekord

A szöveget megnyitó kép nagy eredménye azonban az volt, hogy valóban megfigyelték a hullámfüggvényt - legalábbis sok számon és elméleten túl. Miközben az elektron pontos helyzetének meghatározása hasonló ahhoz, hogy megpróbáljuk egyik kezével elkapni egy szúnyoghullót - ez valójában egyfajta kvantumi inkonzisztencia -, statisztikai következtetések alapján meg lehet ragadni egy teljes kvantumállapotot.

Ehhez azonban olyan eszközre van szükség, amely képes idővel különféle hullámminták mérésére. A kihívás azonban továbbra is fennáll: hogyan lehet a felvett képeket növelni a szubatomi részecskék kvantumállapotai alapján? Nos, a tudósok szerint itt jön be a kvantummikroszkóp.

Kivetített elektronok

A találmány mikroszkopikus fotoionizációt alkalmaz az atomszerkezetek közvetlen megjelenítésére. A Fizikai Felülvizsgálati Levelek egyik bejegyzésében Aneta Stodolna a FOM Atom- és Molekuláris Fizikai Intézetből leírja, hogyan tudta megérteni csapata és csapata egy statikus elektromos mezőben elhelyezett hidrogén atom csomópontjának szerkezetét.

A folyamat során az atomokon lézerimpulzusokat indítottak, amelyek az akkor ionizált elektronokat elmenekültek, és követik az egyes pályákat egy kétdimenziós detektor felé. Természetesen számtalan út vezet az elektronok felé, mielőtt ugyanazt az érzékelési pontot elérnék. Stodolna szerint ez olyan interferenciamintákat hozott létre, amelyek tükrözték a hullámfunkciók csomóponti szerkezetét.

Végül, a nyilvántartás teljesítéséhez a kutatók elektrosztatikus lencsét használtak, amely képes az elektronokból nyert vetületeket 20 000-szer megnövelni. A jövőben a kutatók ugyanazt a technológiát kívánják használni a mágneses mezőben lévő atomok reakcióinak ellenőrzésére.