Ученые увеличили атом калия до миллиметра

Ученым из университета Райса удалось получить возбужденные атомы калия диаметром около миллиметра. Это примерно в десять миллиардов раз больше, чем диаметр невозбужденного атома. “Гиганты” являются наиболее точной реализацией модели атома Бора. Работа опубликована в Physical Review Letters.

Взаимодействие с фотоном переводит атом в возбужденное состояние. При этом диаметр его электронной оболочки увеличивается. В эксперименте ученые облучали лазером атомы калия. Им удалось добиться такого уровня возбуждения, при котором диаметр его электронной оболочки составил около одного миллиметра.

С точки зрения современной физики электрон описывается так называемой волновой функцией. Эта функция определяет, какова вероятность обнаружить электрон в данной области пространства. В классической модели электрон представлялся частицей. Используя магнитные импульсы, ученым удалось добиться того, что в определенный момент времени вероятность нахождения электрона в окрестности фиксированной точки пространства была близка к единице. Кроме того, параметры импульсов зависели от времени так, что точка локализации электрона двигалась по орбите с определенной скоростью. Таким образом в этом атоме электрон можно с достаточной степенью достоверности считать частицей, координаты которой совпадают с координатами движущейся точки. В результате получился атом, который является практической реализацией классической модели Бора.

В 1913 Нильс Бор положил начало квантовой механике, добавив несколько постулатов к модели атома Резерфорда. В модели Резерфорда атом представлялся подобием Солнечной системы: вокруг ядра, состоящего из нейтронов и протонов, по орбитам двигались электроны. Такая модель вступала в противоречие с классической электродинамикой. Движущийся по орбите электрон обязан был излучать электромагнитные волны и, следовательно, терять энергию. Расчетное время жизни атома оказывалось ничтожно мало. Бор предложил считать, что электрон – это такая специальная частица, которая может двигаться не по произвольным орбитам, а только по некоторым особым. Эта модель принесла Бору Нобелевскую премию по физике в 1922 году.