荷兰科学家首次拍摄原子内部 -

标题: 荷兰科学家首次拍摄原子内部 [打印本页]

作者: lqymisszl 时间: 2013-5-29 15:53
标题: 荷兰科学家首次拍摄原子内部

革命性的：这些原子内部图片是由发射不同的激光产生的。不同的颜色显示了原子内部不同粒子的密度。

近日科学家在一项或将产生根本性的电子学新形式的开创性试验中首次拍摄到原子的内部，它将帮助我们更好的理解宇宙的基本构建单元。荷兰的科学家利用激光和显微镜观测到氢粒子的内部。在此之前从未拍摄到过这些图片，因为之前所有的实验在来不及拍摄图片时就已经毁坏了粒子本身。
荷兰阿姆斯特丹的科学家通过利用一种能够将图片放大至2万倍的特殊镜头，产生了一种“量子显微镜”，从而能够观察到原子内部的情形。

研究小组首先朝位于小室内的氢原子发射两束激光，撞击电子的速度和方向取决于它们背后的波动函数。小室内强大的电场会引导电子经过一个透镜和一个检测器，后者会在发出磷光的显示屏上以亮环和暗环的形式展示电子的分布，然后研究小组利用超高分辨率数码相机拍摄下图片。

这项实验推动了量子物理学家认为可能的极限，并潜在的或将帮助研究学者在未来设计超快的电子控制系统。量子理论并非描述粒子在哪里的理论，而是提供它所在地的描述，也被称为波动函数，它是一种描述粒子时间和空间行为的数学方式。
波动函数类似于声波，除了声波的数学描述定义了空气中分子在特定位置的运动，而波动函数则描述了找到粒子的可能性。物理学家能够从理论角度预测一个波动函数可能的情形，但测量波动函数却异常困难，因为它们极度脆弱。

最原始的原子分离机：欧内斯特·卢瑟福（Ernest Rutherford）在成功的分离原子后，被认为是核物理学之父。

科学家也曾尝试直接观察波动函数，但往往在一个名为坍塌的过程中将它们毁灭。因此想要实验性的测量一个波动函数的特性，研究人员需要从很多对同样的原子或分子进行的单独的摧毁性测量中重建。
荷兰阿姆斯特丹物质基础研究基金会（FOM）荷兰原子与分子物理学研究所（AMOLF）的物理学家演示了一个新的非摧毁性的方法，并将这项研究发表在期刊《物理评论快报》上。这项研究建立在1981年三名俄国理论学家提出的方案之上，近期的研究工作使得这一方案变为可行。研究小组首先朝位于小室内的氢原子发射两束激光，撞击电子的速度和方向取决于它们背后的波动函数。

欧内斯特·卢瑟福被阿尔伯特·爱因斯坦（Albert Einstein）称为“第二个牛顿”。

小室内的强烈电场会引导电子至二维显示器的位置，后者主要依赖于电子最初的速度而非它们初始的位置。因此，当电子离开氢原子核时，撞击探测器的电子分布就与电子的波动函数相匹配了。
仪器将电子分布以亮环和暗环的形式展示在一个发荧光的显示屏上，而研究小组利用高分辨率数码照相机将其拍摄下来。研究小组负责人阿妮塔·斯托多尔纳（Aneta Stodolna）说道：“我们对获得的结果非常满意。”

科学伟人：阿尔伯特·爱因斯坦（Albert Einstein）

加拿大渥太华大学的物理学家杰夫·伦丁（Jeff Lundeen）说道：“这是一项有趣的实验，主要是因为它以氢为研究对象，后者组成了宇宙的3/4。” 伦丁表示研究小组“本质上研发了一种新的技术”，后者能够成为科学家非常有用的工具。
“这一工具直接将量子粒子的显微镜状态放大到实验室可观察的规模，这潜在的可以实现直接观测和感知某些量子特性。更实际的说，这样的量子显微镜可以辅助原子和分子规模科技的发展。”

科学伟人艾萨克·牛顿（Issac Newton）

照射在原子内部的粒子上的激光被反复使用多次，因此它们的活动能够被强大的显微镜所追踪。科学家选择氢原子作为实验对象是基于它的基本结构。拍摄氢原子的图片比拍摄任何其它物质都要简单。研究人员已经开始对氦粒子进行实验，但将其应用在更加复杂的物质上，这个过程是否会成功现在仍是个未知数。

欢迎光临 (http://zasq.com/~zazww/)