Фізики створили штучні аналоги водню

28/03/2011

Модель атома воднюФізики створили штучні аналоги водню, а саме важчий і легший варіанти атомів цього елементу, і з їх допомогою перевірили деякі положення квантової механіки. Стаття учених опублікована в журналі Science.

Атом найпоширенішого ізотопу водню - протію - складається з одного протона з електроном, що обертається навколо нього. Існують також важчі ізотопи - дейтерій і тритій, ядра яких додатково містять, відповідно, один і два нейтрони. Оскільки хімічні властивості елементу залежать, в першу чергу, від його зовнішніх електронів, всі три ізотопи водню в хімічних реакціях проявляють себе приблизно однаково. Проте постулати квантової механіки стверджують, що через різну масу деякі властивості ізотопів все-таки повинні відрізнятися.

Щоб перевірити це твердження, автори нової роботи вирішили створити аналоги атомів водню з істотнішою різницею в масі. Для отримання таких атомів фізики використовували мюони - частинки, які в 207 разів важчі за електрон, але володіють схожими властивостями.

Щоб одержати легшу версію "псевдоводню", учені заміщали протон в атомах протію на позитивно заряджений мюон (його маса стаонвить близько 11 відсотків від маси протона). Раніше інші групи дослідників вже одержували подібні частинки. Важкий варіант був одержаний заміною на мюон одного з електронів в атомі гелію. Атом гелію містить два протони, два нейтрони і два електрони. Оскільки мюон важчий за електрон, він обертається ближче до ядра атома гелію і маскує позитивний заряд одного з протонів. У результаті "ядро" важкого "псевдоводню" виявляється складеним з двох протонів, двох нейтронів і мюона. Навколо "ядра" обертається електрон, що залишився, так що за структурою частинка, що вийшла, нагадує водень, а її маса виявляється в чотири рази більшою.

Дослідники показали, що зміна тих властивостей створених ними "псевдоводнів", які, згідно з постулатами квантової механіки, повинні залежати від маси, добре узгоджується з теоретичними прогнозами. У даній роботі автори перевіряли, як змінюватимуться параметри так званої реакції заміщення H + H2 = H2 + H, де H - це позначення елементу водню.

У середині минулого року інший колектив учених перевірив ще один постулат квантової механіки - так зване правило Борна, яке описує ймовірність отримання певного результату при проведенні вимірювання.

Повернутися до списку публікацій



Останні новини

Статті

Попередні публікації