Воссоздана визуальная модель атома Джозефа Томсона
Австрийские и британские физики впервые смогли проследить за распределением положительного заряда в капле жидкого гелия, получив фотографии этого процесса с помощью электронного микроскопа. Это открытие дало возможность визуализировать знаменитую модель атома, предложенную Джозефом Томсоном, как сообщается пресс-службой Иннсбрукского университета. Пишет ТАСС.
Капли сверхтекучего гелия представляют собой идеальную чистую и холодную среду, в которой множество зарядов могут распределяться с минимальным внешним вмешательством. Это позволило ученым отслеживать движение зарядов, помечая их наночастицами золота и наблюдая за испарением капель жидкого гелия, отметил профессор Пол Шейер из Иннсбрукского университета.
Одна из первых моделей атома была предложена в 1904 году Джозефом Томсоном для объяснения свойств атомов. Он выдвинул гипотезу о том, что атом представляет собой сферическое облако положительного заряда с равномерно распределенными электронами, нейтрализующими этот заряд. Хотя эта идея была вскоре опровергнута, математическая проблема равномерного распределения электрического заряда по поверхности идеальной сферы остается нерешенной.
В ходе исследования физики воспроизвели теоретическую модель атома, проводя эксперименты с каплями сверхтекучего гелия. Ученые формировали микроскопические скопления газа, охлаждали их почти до абсолютного нуля и пропускали через пучок электронов и пары золота. Атомы металла проникали в гелиевые капли, образуя мельчайшие наночастицы, содержащие около 700 атомов, которые притягивались к электрическим зарядам на поверхности и внутри капли.
В результате внутри капли возникал "слепок" из наночастиц золота, отражающий распределение электрического заряда в момент их формирования. Используя эти гелиевые "слепки", ученые воспроизвели распределение от пяти до трех дюжин электронов и сравнили результаты с математическими расчетами, которые совпали для небольшого числа носителей зарядов. Это 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. Обычно результаты математических расчетов проверяются физическими экспериментами, однако в данном случае сначала было сгенерировано решение задачи, а затем искали математическое объяснение наблюдаемым результатам.
