То, на что вы смотрите, – атомной орбитали, иными словами первый портрет атома водорода, полученный при помощи квантового микроскопа – невероятного нового устройства, которое позволяет ученым взглянуть непосредственно на квантовую реальность.
Орбиталь – это место в атоме, которое занимает электрон. Название «орбиталь» (а не орбита) отражает тот факт, что состояния электрона в атоме описывается законами квантовой механики и отличается от классического движения по траектории. Совокупность атомных орбиталей с одинаковым значением главного квантового числа и составляют одну электронную оболочку.
Традиционно ученые должны были полагаться на косвенные данные и описывать орбиталь при помощи волновых функций. И до сих пор никогда не видели этого в реальности. Так что момент, безусловно, исторический.
Попытка уловить точное положение электронов до сих пор была сродни попытке схватить одной рукой рой мух, прямое наблюдение, собственно, примерно такую картинку и давало. Необходим был какой-то принципиально новый инструмент, который сможет зафиксировать все квантовые состояния, которые статистически возможны.
Квантовый микроскоп, созданный усилиями группы ученых из разных стран, использует фотоионизацию, чтобы непосредственно визуализировать структуры атома. В своей , Анета Стодольна из Института атомной и молекулярной физики (AMOLF) в Нидерландах описывает, как она и ее команда картировали узловую структуру орбитали электрона в атоме водорода, который был помещен в статическое электрическое поле.
Само изображение ученым удалось сделать с помощью электростатической линзы, которая увеличила волну электрона более чем в 20 тысяч раз.
