Oamenii de ştiinţă au reuşit să fotografieze, în premieră, interiorul unui atom de hidrogen. Experimentul a depăşit limitele a ceea ce specialiştii în fizică cuantică credeau că este posibil şi i-ar putea ajuta pe cercetători să dezvolte, în viitor, componente electronice ultra-rapide.
Cercetătorii olandezi au folosit un laser şi un microscop pentru a privi în interiorul atomului, scrie descopera.ro, citat de yiariştii de la Jurnalul. Asemenea imagini nu au mai fost surprinse până acum deoarece, în toate experimentele anterioare de acest tip, procesele implicate distruseseră particulele pe care savanţii încercau să le fotografieze.
Oamenii de ştiinţă au utilizat o lentilă specială care măreşte imaginea de până la 20.000 de ori, creând un aşa-numit „microscop cuantic”. Teoria cuantică descrie comportamentul unei particule apelând la aşa-numita funcţie de undă – un mod matematic de a descrie cum se comportă particulele în spaţiu şi timp.
Măsurarea unei funcţii de undă este foarte dificilă, deoarece acestea sunt fragile; majoritatea încercărilor de a observa în mod direct funcţiile de undă le distrug, într-un proces numit colaps. Aşa că măsurarea experimentală a proprietăţilor unei funcţii de undă necesită reconstruirea ei din diferite măsurători – toate distructive – efectuate pe diferiţi atomi sau molecule, aduse în stări identice înainte de a fi măsurate.
Fizicienii de la Fundaţia Olandeză pentru Cercetări Fundamentale asupra Materiei, din Amsterdam, au reuşit însă o abordare non-distructivă a acestei probleme, publicându-şi rezultatele în „Physical Review Letters”. Cercetătorii au bombardat, într-o incintă, atomi de hidrogen cu două fascicule laser, energizând astfel electronii şi făcându-i să se deplaseze pe direcţii şi cu viteze care depindeau de funcţiile lor de undă. Un câmp electric puternic aplicat în interiorul incintei a modificat traiectoriile electronilor, într-un mod care depindea de vitezele lor iniţiale. Comportamentul electronilor a fost măsurat cu ajutorul unui detector; distribuţia lor atunci când ajungeau la detector corespundea funcţiilor de undă pe care le avuseseră electronii în momentul în care au părăsiseră învelişul electronic al atomului de hidrogen. Aparatul a reprezentat distribuţia electronilor pe un ecran fosforescent, sub forma unor inele luminoase şi întunecate, pe care cercetătorii le-au fotografiat folosind o cameră digitală de înaltă rezoluţie.
Punerea la punct a acestei tehnici ar putea face ca unele proprietăţi cuantice – dificil de studiat din cauza scalei foarte mici la care se petrece totul – să poată fi mai uşor cercetate şi ar putea stimula dezvoltarea unor noi tehnologii la scară atomică şi moleculară.
Hidrogenul a fost ales datorită structurii sale simple; încă nu se ştie dacă metoda poate fi aplicată şi pe particule cu structură mai complexă, arată sursa citată.
