Разговор о взятии жесткого выстрела. Физики, впервые, были в состоянии к изображению квантовые работы электронов в атомах водорода, трансгрессия, которая могла открыть дверь в более глубокое понимание квантового мира.Делание моментальный снимок картины внутренней части атома — электронов, протонов, нейтронов — не является никакой легкой задачей.
Квантовая механика делает фактически невозможным придавить эти субатомные частицы. Вместо того, чтобы иметь способность описать, где частица, квантовая теория предоставляет описание своего местонахождения, названного волновой функцией. Волна функционирует работа как звуковые волны, за исключением того, что, тогда как математическое описание звуковой волны определяет движение молекул в воздухе в определенном месте, волновая функция описывает вероятность нахождения частицы.
Физики могут теоретически предсказать то, на что походит волновая функция, но измерение волновой функции очень трудно, потому что они изящно хрупки. В другой части квантовой странности большинство попыток непосредственно наблюдать функции волны фактически разрушает их в процессе, названном крахом.
Таким образом для экспериментального измерения свойств волновой функции требует, чтобы исследователи восстановили его от многих отдельных разрушительных измерений на тождественно подготовленных атомах или молекулах.Физики в AMOLF, лаборатории Фонда Нидерландов для Фундаментального Исследования в области Вопроса (FOM), в Амстердаме продемонстрировали новый неразрушающий подход в работе, опубликованной на этой неделе в Physical Review Letters. При построении на предложении 1981 года трех российских теоретиков и более свежей работы, принесшей то предложение в сферу возможности, бригада сначала запустила два лазера в атомы водорода в камере, начав электроны на скоростях и направлениях, зависевших от их основных функций волны.
Сильное электрическое поле в камере вело электроны к положениям на плоском датчике, зависевшем от их начальных скоростей, а не от их начальных положений. Таким образом, распределение электронов, ударяющих датчик, соответствовало волновой функции, которую электроны имели в данный момент, они оставили свои водородные ядра. Прибор показывает электронное распределение на фосфоресцирующем экране как свет и темные кольца, которые бригада сфотографировала использование цифрового фотоаппарата с высокой разрешающей способностью.
«Мы действительно довольны нашими результатами», заявляет руководитель группы Анета Стодолна, отмечая, что несмотря на то, что квантовая механика является частью повседневной жизни для физиков, это редко понимается таким внутренним способом. Она говорит, что могут быть практические применения в будущем — комментарий, сопровождающий бумагу, предполагает, что метод мог помочь в развитии технологий, таких как молекулярные провода, толстые атомом проводники, которые могли помочь сократить электронные устройства — но что их результат касается «чрезвычайно фундаментальной» физики, которая могла бы быть столь же ценной для развития квантовой интуиции в следующем поколении физиков.«Это – интересный эксперимент, главным образом потому что это исследует водород», говорит элемент, который является и примером из учебника в студенческих классах физики и также составляет три четверти вселенной, Джеффа Ландина, физика в университете Оттавы в Канаде, выполнившего связанные эксперименты на функциях волны фотона.
Бригада Стодолны «в основном развила новый метод» для наблюдения функций волны, Ландин говорит, хотя еще не ясно, относится ли это к более сложным атомам, которые физики понимают менее хорошо, чем водород. «Если бы это заканчивает тем, что было довольно универсальным … тогда, это был бы очень полезный инструмент» для изучения тех атомов в лаборатории, улучшив понимание физиков атомной физики, лежащей в основе химических реакций и нанотехнологий.