Физики создали атом Бора

01 июля 2008 года, 12:02

Почти век спустя после того, как датский физик Нильс Бор (Niels Bohr) создал планетарную модель атома водорода, группе физиков из разных стран удалось продемонстрировать ее адекватность для гигантских атомов калия (размером в миллиметр), искусственно увеличенных с помощью электромагнитных импульсов в лаборатории. Результаты эксперимента опубликованы в журнале Physical Review Letters.

Первая квантовомеханическая модель атома была предложена в 1913 году датским физиком Нильсом Бором. За основу своей теории Бор взял модель планетарного строения атома (положительно заряженное ядро и вращающиеся вокруг него по орбитам отрицательно заряженные электроны), выдвинутую Эрнестом Резерфордом (Ernest Rutherford) в 1911 году, дополнив ее принципом квантования орбит. Если в модели Резерфорда электрон мог находится на любой орбите, то Бор наложил на них целый ряд ограничений, получивших название «постулатов Бора». Отныне электронам предписывались только те орбиты, длина которых была кратна так называемой де-бройлевской длине волны. Переход с одной «разрешенной» орбиты на другую мог осуществляться только скачком, при этом излучалось или поглощалось определенное количество электромагнитной энергии. Таким образом Бор смог объяснить не только дискретность электромагнитного излучения атомов, введенную в физику Максом Планком (Max Planck), но и спектр атома водорода, для которого в 1885 году Иоганн Бальмер (Johann Jakob Balmer) нашел простые и совершенно не объяснимые с точки зрения классической физики эвристические формулы. За эту теорию, вошедшую в историю как «старая волновая механика», Бор получил в 1922 году Нобелевскую премию. В «новой» квантовой механике, построенной в соответствии с принципом неопределенности Гейзенберга, говорить о точном положении электрона в атоме стало невозможно.

«Новая», «старая» и классическая механики не противоречат друг другу, они должны, в соответствии с принципом соответствия Бора, плавно переходить одна в другую, по мере увеличения масштабов системы. «В достаточно большой системе, квантовые эффекты атомной физики могут стать вполне классическими», — прокомментировал исследование своих коллег ведущий исследователь Барри Даннинг (Barry Dunning), профессор физики и астрономии Райсовского университета в Хьюстоне (Rice University), США. Управляя движением электронов в атоме калия при помощи лазерных импульсов, хьюстонские физики вместе со своими коллегами из Технологического университета Вены (Vienna University of Technology), Австрия, и Оак-Риджской лаборатории (Oak Ridge National Laboratory) смогли перевести атомы в необыкновенно возбужденное состояние. Движение электронов на внешних орбитах при этом становится практически классическим и достаточно хорошо описывается постулатами Бора. «Наши наблюдения показали, что при этих условиях электроны оказываются локализованным на определенных орбитах, а их поведение, соответственно, во много напоминает поведение классических частиц», — добавил Даннинг. Он также отметил, что результаты работы могут быть использованы при проектировании компьютеров следующего поколения и в исследовании классического и квантового хаоса.

Просмотров: 4207
Все лента новостей