Ученые увеличили атом калия до миллиметра,

Изображение гигантского атома калия в различных фазах движения локализованного электрона. Красным показаны зоны наиболее вероятного расположения электрона. В центре орбиты находится невидимое из-за своего размера ядро. Фото JEFF MESTAYER/RICE UNIVERSITY

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.