Oamenii de știință au reușit să fotografieze, în premieră, interiorul unui atom de hidrogen. Experimentul a depășit limitele a ceea ce specialiștii în fizică cuantică credeau că este posibil și i-ar putea ajuta pe cercetători să dezvolte, în viitor, componente electronice ultra-rapide. Cercetătorii olandezi au folosit un laser și un microscop pentru a privi în interiorul atomului, scrie descopera.ro. Asemenea imagini nu au mai fost surprinse până acum deoarece, în toate experimentele anterioare de acest tip, procesele implicate distruseseră particulele pe care savanții încercau să le fotografieze.
Oamenii de știință au utilizat o lentilă specială care mărește imaginea de până la 20.000 de aori, creând un așa-numit „microscop cuantic”. Teoria cuantică descrie comportamentul unei particule apelând la așa-numita funcție de undă – un mod matematic de a descrie cum se comportă particulele în spațiu și timp.
Măsurarea unei funcții de undă este foarte dificilă, deoarece acestea sunt fragile; majoritatea încercărilor de a observa în mod direct funcțiile de undă le distrug, într-un proces numit colaps. Așa că măsurarea experimentală a proprietăților unei funcții de undă necesită reconstruirea ei din diferite măsurători – toate distructive – efectuate pe diferiți atomi sau molecule, aduse în stări identice înainte de a fi măsurate.
Fizicienii de la Fundația Olandeză pentru Cercetări Fundamentale asupra Materiei, din Amsterdam, au reușit însă o abordare non-distructivă a acestei probleme, publicându-și rezultatele în Physical Review Letters. Cercetătorii au bombardat, într-o incintă, atomi de hidrogen cu două fascicule laser, energizând astfel electronii și făcându-i să se deplaseze pe direcții și cu viteze care depindeau de funcțiile lor de undă. Un câmp electric puternic aplicat în interiorul incintei a modificat traiectoriile electronilor, într-un mod care depindea de vitezele lor inițiale. Comportamentul electronilor a fost măsurat cu ajutorul unui detector; distribuția lor atunci când ajungeau la detector corespundea funcțiilor de undă pe care le avuseseră electronii în momentul în care au părăsiseră învelișul electronic al atomului de hidrogen. Aparatul a reprezentat distribuția electronilor pe un ecran fosforescent, sub forma unor inele luminoase și întunecate, pe care cercetătorii le-au fotografiat folosind o cameră digitală de înaltă rezoluție.
Punerea la punct a acestei tehnici ar putea face ca unele proprietăți cuantice – dificil de studiat din cauza scalei foarte mici la care se petrece totul – să poată fi mai ușor cercetate și ar putea stimula dezvoltarea unor noi tehnologii la scară atomică și moleculară.
Hidrogenul a fost ales datorită structurii sale simple; încă nu se știe dacă metoda poate fi aplicată și pe particule cu structură mai complexă.
Sursa: jurnalul.ro