Απορρόφηση μεμονωμένων ηλεκτρονίων που συλλαμβάνονται στο βίντεο

Σχήμα 1 Από: Οπτικοποίηση της κβαντοποίησης ηλεκτρονίων χρησιμοποιώντας έναν χάρακα

Οι ερευνητές στο Πανεπιστήμιο του Γκέτεμποργκ παρατήρησαν την απορρόφηση ενός μόνο ηλεκτρονίου από ένα ανυψωμένο σταγονίδιο με τέτοια μεγέθυνση που θα μπορούσε να δει με γυμνό μάτι και θα μπορούσε ακόμη και να μετρηθεί με έναν απλό χάρακα χιλιοστών.


Η ύλη στο σύμπαν αποτελείται από στοιχειώδη σωματίδια Όπως ηλεκτρόνια, πρωτόνια και νετρόνια. Είναι παντού, αλλά είναι τόσο μικρά που δεν είναι ορατά. Τον τελευταίο αιώνα, οι φυσικοί απέδειξαν την ύπαρξη αυτών των σωματιδίων μέσω διαφόρων πειραμάτων, αλλά στις περισσότερες περιπτώσεις, η παρατήρηση των σωματιδίων ήταν έμμεση.

Τα ηλεκτρόνια είναι ένα από αυτά τα θεμελιώδη σωματίδια. Το 1909, ο Robert Millikan απέδειξε ότι η φόρτιση ενός ηλεκτρονίου είναι κβαντική. Με άλλα λόγια, υπάρχει ένα αδιαίρετο ελάχιστο της χρέωσης. Αφήνοντας εκατοντάδες φορτισμένα σταγονίδια να πέσουν στο εύρος ηλεκτρικό πεδίο Στη συνέχεια πραγματοποίησε στατιστική ανάλυση της κίνησής τους και έδειξε ότι το φορτίο του ηλεκτρονίου προσδιορίστηκε ποσοτικά.

Πειραματιστείτε με μία σταγόνα αυξημένη

“Δημιουργήσαμε τώρα μια σύγχρονη έκδοση αυτού του κλασικού πειράματος ανυψώνοντας μια σταγόνα στον αέρα με ένα λέιζερ”, λέει ο Javier Marmolejo, Ph.D. στο Τμήμα Φυσικής του Πανεπιστημίου του Γκέτεμποργκ.

Σε αυτό το πείραμα, η κβαντοποίηση ηλεκτρικού φορτίου έγινε άμεσα ορατή για πρώτη φορά χωρίς προηγμένο εξοπλισμό ή πολύπλοκη στατιστική ανάλυση.

«Παρήγαμε μια σταγόνα χρησιμοποιώντας ένα λέιζερ μέσα σε ένα ισχυρό ηλεκτρικό πεδίο και προσθέσαμε μεμονωμένα ηλεκτρόνια εκθέτοντάς την σε άλφα ακτινοβολία. Η πτώση οδήγησε σε κβαντικά άλματα κάθε φορά που απορρόφησε ένα ή μερικά ηλεκτρόνια. Με τη μεγέθυνση της εικόνας της σταγόνας με ένα μόνο φακός, καταφέραμε να δούμε το αποτέλεσμα ενός ένα ηλεκτρόνιο Απορρόφηση και μέτρηση άλματος με χάρακα. Το φωτεινό σημείο κινήθηκε περίπου ένα χιλιοστό για κάθε απορροφούμενο ηλεκτρόνιο. “

Το σταγονίδιο έχει διάμετρο 29 μικρόμετρα, το οποίο αντιστοιχεί περίπου στο πάχος μιας ανθρώπινης τρίχας. Παρ ‘όλα αυτά, περιέχει περίπου 3,7 x 1015η Τα ηλεκτρόνια φορτίζονται αρνητικά.

«Αυτό το επίτευγμα είναι απίστευτο όταν κάποιος θεωρεί ότι το αποτέλεσμα της προσθήκης ενός ηλεκτρονίου σε ένα σταγονίδιο που περιέχει ήδη 3.700.000.000.000.000 είναι ορατό με Με γυμνό μάτι. “

Τώρα που είναι δυνατό να δούμε την επίδραση ενός μόνο ηλεκτρονίου, φαίνεται ότι μια νέα ευκαιρία να επικοινωνήσει καλύτερα τις επιστήμες σχετικά με τα στοιχειώδη σωματίδια το κοινό, σχολίασαν οι ερευνητές.


Ο κύκλος διασκέδασης ηλεκτρονίων: Οι ερευνητές βρίσκουν έναν νέο μηχανισμό για την κλασική συμπεριφορά των κβαντικών συστημάτων πολλαπλών σωματιδίων


περισσότερες πληροφορίες:
Javier Tello Marmolejo et al, που απεικονίζει τον κβαντισμό ηλεκτρονίων χρησιμοποιώντας έναν χάρακα, Επιστημονικές εκθέσεις (2021). DOI: 10.1038 / s41598-021-89714-2

το απόσπασμα: Η απορρόφηση μεμονωμένων ηλεκτρονίων που καταγράφηκαν στο βίντεο (2021, 17 Ιουνίου) ανακτήθηκε στις 17 Ιουνίου 2021 από https://phys.org/news/2021-06-absorption-individual-electrons-captured-video.html

Αυτό το έγγραφο υπόκειται σε πνευματικά δικαιώματα. Ανεξάρτητα από οποιαδήποτε δίκαιη διαπραγμάτευση για σκοπούς ιδιωτικής μελέτης ή έρευνας, κανένα μέρος δεν μπορεί να αναπαραχθεί χωρίς γραπτή άδεια. Το περιεχόμενο παρέχεται μόνο για ενημερωτικούς σκοπούς.

READ  Γιατί η Δύση βλέπει την Κίνα ελαφρά στον Άρη;

Αφήστε μια απάντηση

Η ηλ. διεύθυνση σας δεν δημοσιεύεται. Τα υποχρεωτικά πεδία σημειώνονται με *