Это считалось невозможным: физики впервые увидели волновую природу атомов

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

В конце 20-х годов XX века физик Джордж Паджет Томсон доказал, что электроны, которые проходят через кристалл, дифрагируют (то есть создается дифракция волн — явление огибания волнами препятствий) и возникает характерная дифракционная картина. Она возникает, когда волна проходит через небольшое отверстие, а затем изгибает свой путь и выходит наружу. Характерная дифракционная картина была создана при прохождении через пробелы в кристаллической решетке.

Благодаря этому эксперименту Томсон, который получил позже Нобелевскую премию по физике, доказал, что частицы могут также вести себя как волны. Через несколько лет похожую дифракционную картину физики увидели для целых атомов, но в этом случае она включала отражение атомов от поверхности.

Дифракция атомов через кристаллическую решетку позволила бы получить гораздо более крупные и более чувствительные дифракционные картины, но считалось, что это невозможно. Дело в том, что нужны атомы с очень высокой энергией, но они бы повредили кристаллическую решетку. В этом случае дифракция волн не могла бы произойти. Теперь же физики впервые дифрагировали атомы гелия и водорода через кристаллическую решетку в форме листа графена, состоящего из слоя атомов углерода толщиной в один атом.

Но длительная бомбардировка пучком атомов гелия и водорода не привела к повреждению листа графена. Вместо этого физики увидели характерные круговые дифракционные картины, полученные в результате дифракции волн.

По словам физиков, высокая энергия атомов позволяет им проходить через пробелы в структуре графена, потому что они могут обмениваться энергией с атомами графена незаметным образом. Если бы обмен энергией можно было обнаружить, то волновая природа атомов была бы нарушена, согласно законам квантовой механики, и дифракционная картина больше бы не возникала.

По словам ученых, этот процесс можно представить, как комнату с многими дверьми, которые обычно закрыты, но при более высоких энергиях становятся открытыми.

Физики считают, что данный эффект можно использовать для создания атомного интерферометра, который будет намного чувствительнее, существующих технологий, с помощью которых можно обнаружить гравитационные волны, пронизывающие всю Вселенную.

Как уже писал Фокус, ученые выяснили, почему галактики не создают новых звезд. Оказалось, что в их центре скрывается страшная сила. Новое исследование предоставило ответ на давно волнующий вопрос о том, почему в галактиках разного возраста прекращается процесс образования новых звезд.

Также Фокус писал о том, что физики пришли к выводу, что наша классическая физическая реальность является частью множества квантовых миров.

Еще Фокус писал о том, что ученые предложили новый способ создать квантовую запутанность света и звука. Такое квантовое состояние поможет улучшить существующие технологии и создать новые.