Воссоздана визуальная модель атома Томсона учеными из Австрии и Британии
Австрийские и британские физики впервые смогли проследить за распределением положительного заряда в капле жидкого гелия, получив фотографии этого процесса с помощью электронного микроскопа. Это достижение позволило визуализировать известную модель атома, предложенную Джозефом Томсоном, как сообщает пресс-служба Иннсбрукского университета. Об этом рассказывает ТАСС.
По словам профессора Поля Шейера из Иннсбрукского университета, капли сверхтекучего гелия представляют собой идеально чистую и холодную среду, в которой множество зарядов могут распределяться с минимальным внешним вмешательством. Ученые отметили, что они смогли проследить за движением зарядов, пометив их наночастицами золота и наблюдая за испарением капель жидкого гелия.
Джозеф Томсон сформулировал одну из первых моделей атома в 1904 году, предполагая, что атом представляет собой сферическое облако положительного заряда, внутри которого равномерно распределены электроны. Хотя эта концепция была быстро опровергнута, математическая задача равномерного распределения электрического заряда по поверхности идеальной сферы остается нерешенной.
В ходе экспериментов физики воспроизвели теоретическую модель атома, работая с каплями сверхтекучего жидкого гелия. Они создавали микроскопические скопления этого газа, охлаждали их почти до абсолютного нуля и пропускали через пучок электронов и пары золота. Атомы металла, проникая в каплю, формировали наночастицы, содержащие около 700 атомов, которые притягивались к скоплениям электрического заряда.
В результате внутри капли образовывался "слепок" из наночастиц золота, отражающий распределение электрического заряда на момент их формирования. Ученые использовали эти гелиевые "слепки" для воспроизведения распределения от пяти до трех дюжин электронов и сравнили результаты с математическими расчетами. Совпадение для небольшого числа носителей зарядов подтвердило возможность применения таких структур для поиска математических закономерностей, объясняющих поведение зарядов внутри аналогов атома Томсона.
Профессор Ян Шэнфу из Лестерского университета отметил, что эксперимент "переворачивает" традиционные отношения между теорией и экспериментом, так как в данном случае сначала генерируется решение задачи, а затем подбирается математическое объяснение для наблюдаемых результатов.
