Форум - Интересно и познавательно - Физики создали из атома Вселенную

#48086 by Отключён (Новичок) в 2012-02-02 10:54:18 , (252 недели) назадTop




  Сообщений: N/A


Международной группе физиков удалось добиться от электрона того, чтобы он стал вести себя как объект, чье движение подчиняется законам классической механики. Таким образом они получили на примере атома калия модель взаимодействия Юпитера с его троянскими астероидами. И заодно доказали справедливость весьма давней гипотезы Нильса Бора…

Еще в начале прошлого столетия Эрнст Резерфорд, предлагая свою модель устройства атома, говорил о том, что в принципе строение этой единицы мироздания весьма похоже на таковое абстрактной планетной системы. Мол, в центре атома находится ядро, которое аналогично звезде, а рядом с ним по стандартным орбитам словно планеты вращаются электроны. Из этого утверждения следовал весьма интересный вывод — законы функционирования планетных систем можно изучить на примере атома. Что, как вы понимаете, гораздо проще, чем в тысячу телескопов смотреть.

Однако, к сожалению, вскоре от этой модели пришлось отказаться, поскольку возникло одно неразрешимое противоречие. Дело в том, что, согласно классической электродинамике, электрон при движении с центростремительным ускорением должен излучать электромагнитные волны, а, следовательно, терять энергию. Ну, а она, сами понимаете, конечна — то есть в результате электрон просто упадет на ядро. Причем время, за которое произойдет полная потеря энергии, можно сказать, ничтожно — это какие-то сотые доли секунды.
В результате ученые поняли, что движение электрона вокруг ядра не подчинятся законам классической механики. Пришлось создавать совсем новую область научного знания — квантовую механику, которая и дала ответы на многие вопросы. Так что теперь даже старшеклассники знают о том, что, двигаясь вокруг ядра, электрон энергию не теряет, что определенности в траектории его движения нет никакой, и что можно говорить лишь о вероятности нахождения электрона в конкретный момент в заданной точке рядом с ядром.

Вообще, состояние электронов описывается волновой функцией, квадрат модуля которой характеризует плотность вероятности нахождения частиц в данной точке пространства в данный момент времени. Проще говоря, ученые полагают, что электроны как будто бы размазываются вокруг ядра. Соответственно, физики никогда не могут точно сказать, где в конкретный момент находится конкретный электрон — они могут лишь рассуждать о вероятности их нахождения в том или ином месте.

Получается, что атом не может быть моделью планетной системы — ведь траектории движения планет достаточно четкие, и о том, где в конкретный момент времени находится то или иное небесное тело, всегда можно сказать определенно. Однако ученых все-таки иногда посещает желание превратить атом в подобную модель. И, что самое интересное, в ряде случаев у них это получается.

В принципе, подобное сделать не так-то уж и сложно. Прежде всего, нужно каким-нибудь способом коллапсировать волновую функцию электрона, в результате чего частица будет вести себя как локализованный волновой пакет (образно говоря, "сожмется в точку"). И, конечно же, следует сделать это так, чтобы вся система, то есть электрон и ядро атома при этом не разрушились (а то наблюдать будет нечего).
Отправить сообщеньку

       [1]       

Быстрый переход: