Para describir las propiedades microscópicas de la materia, la mecánica cuántica utiliza las funciones de onda, cuya estructura y dependencia del tiempo se rige por la ecuación de Schrödinger. En los átomos rara vez se observan las distribuciones de carga descritos por la función de onda. El átomo de hidrógeno es único, ya que sólo tiene un electrón y, en un campo eléctrico de corriente continua, el Stark hamiltoniano es exactamente separable en coordenadas parabólicas (η, ξ, φ). Como resultado, la función de onda microscópico a lo largo de la coordenada ξ que existe en la vecindad del átomo, y la proyección de la función de onda continuo medido a una distancia macroscópica, comparten la misma estructura nodal. En esta carta, se presenta experimentos de microscopía fotoionización que se observa directamente la estructura nodal. Los experimentos proporcionan una validación de las predicciones teóricas que se han hecho en las últimas tres décadas.
Abstract de la publicación cientifica
Lo que estamos viendo es la primera observación directa de electrones de un átomo orbital - función de onda real de un átomo! Para capturar la imagen, los investigadores utilizaron un nuevo microscopio cuántico - un increíble nuevo dispositivo que, literalmente, permite a los científicos miran hacia el reino cuántico.
Una estructura orbital es el espacio en un átomo que está ocupado por un electrón. Pero al describir estas propiedades super-microscópicas de la materia, los científicos han tenido que depender de las funciones de onda - una manera matemática de describir los estados cuánticos difusas de partículas, es decir, cómo se comportan en el espacio y el tiempo. Normalmente, los físicos cuánticos usan fórmulas como la ecuación de Schrödinger para describir estos estados, a menudo vienen con números complejos y gráficos de lujo.
Hasta ese momento, los científicos no han sido capaces de observar realmente la función de onda. Tratando de echar un vistazo a la posición exacta de un átomo o el impulso de su único electrón ha sido como tratar de coger un enjambre de moscas con una mano, la observación directa tienen esta mala costumbre de interrumpir la coherencia cuántica. Lo que se ha necesitado para capturar un estado completo cuántico es una herramienta que puede estadísticamente promediar muchas mediciones en un tiempo.
Pero ¿Cómo se magnifican los estados microscópicos de una partícula cuántica? La respuesta, según un equipo de investigadores internacionales, es el microscopio cuántico - un dispositivo que utiliza la microscopía de fotoionización para visualizar directamente las estructuras atómicas.
Después de bombardear el átomo con pulsos de láser, los electrones ionizados escaparon y siguieron una trayectoria particular a un detector 2D (una placa de microcanal de doble , colocado perpendicularmente al campo en sí). Hay muchas trayectorias que pueden tomar los electrones para alcanzar el mismo punto en el detector, proporcionando así a los investigadores un conjunto de patrones de interferencia, que reflejan la estructura nodal de la función de onda.
Los investigadores lograron hacerlo a través de una lente electrostática que magnificó la onda electrónica de salida de más de 20.000 veces.
De cara al futuro, los investigadores planean sobre el uso de la misma tecnología para ver cómo reaccionan los átomos dentro de un campo magnético.
Abstract de la publicación cientifica
Lo que estamos viendo es la primera observación directa de electrones de un átomo orbital - función de onda real de un átomo! Para capturar la imagen, los investigadores utilizaron un nuevo microscopio cuántico - un increíble nuevo dispositivo que, literalmente, permite a los científicos miran hacia el reino cuántico.
Una estructura orbital es el espacio en un átomo que está ocupado por un electrón. Pero al describir estas propiedades super-microscópicas de la materia, los científicos han tenido que depender de las funciones de onda - una manera matemática de describir los estados cuánticos difusas de partículas, es decir, cómo se comportan en el espacio y el tiempo. Normalmente, los físicos cuánticos usan fórmulas como la ecuación de Schrödinger para describir estos estados, a menudo vienen con números complejos y gráficos de lujo.
Hasta ese momento, los científicos no han sido capaces de observar realmente la función de onda. Tratando de echar un vistazo a la posición exacta de un átomo o el impulso de su único electrón ha sido como tratar de coger un enjambre de moscas con una mano, la observación directa tienen esta mala costumbre de interrumpir la coherencia cuántica. Lo que se ha necesitado para capturar un estado completo cuántico es una herramienta que puede estadísticamente promediar muchas mediciones en un tiempo.
Pero ¿Cómo se magnifican los estados microscópicos de una partícula cuántica? La respuesta, según un equipo de investigadores internacionales, es el microscopio cuántico - un dispositivo que utiliza la microscopía de fotoionización para visualizar directamente las estructuras atómicas.
Después de bombardear el átomo con pulsos de láser, los electrones ionizados escaparon y siguieron una trayectoria particular a un detector 2D (una placa de microcanal de doble , colocado perpendicularmente al campo en sí). Hay muchas trayectorias que pueden tomar los electrones para alcanzar el mismo punto en el detector, proporcionando así a los investigadores un conjunto de patrones de interferencia, que reflejan la estructura nodal de la función de onda.
Los investigadores lograron hacerlo a través de una lente electrostática que magnificó la onda electrónica de salida de más de 20.000 veces.
De cara al futuro, los investigadores planean sobre el uso de la misma tecnología para ver cómo reaccionan los átomos dentro de un campo magnético.