Новости

20 января, 2021 17:51

Российские ученые нашли способ проверить, как распределен в пространстве заряд электрона

Источник: ТАСС
Российские ученые предложили схему эксперимента, в которой электронная волна имеет форму пончика, благодаря чему можно выяснить, как заряд электрона распределяется в пространстве. Статью с описанием их работы опубликовал научный журнал Physical Review A, кратко об этом пишет пресс-служба Российского научного фонда (РНФ).
Фото взято из открытых источников
Источник: пресс-служба ТГУ
3 / 4
Фото взято из открытых источников
Источник: пресс-служба ТГУ

В современных электронных микроскопах размеры электронной волны могут достигать миллиметров. Это в триллионы раз больше размера электрона, поэтому вопрос, в какой области пространства локализован заряд, важен как для фундаментального понимания природы элементарных частиц, так и для электронной микроскопии.

"Мы предложили схему эксперимента, в которой электронная волна имеет форму пончика – так называемый "закрученный электрон" – и излучает электромагнитные волны так, будто электрический заряд не локализован в малой области, а размазан по всему облаку. Это связано с тем, что волны сильно несимметричной формы, то есть не шарика, а, например, эллипса, пончика или радуги, приобретают дополнительную внутреннюю характеристику, называемую электрическим квадрупольным моментом", – рассказал один из авторов работы, старший научный сотрудник Томского госуниверситета Дмитрий Карловец.

Элементарные частицы могут вести себя как волны. Область пространства, где находится такая волна, называется неопределенностью координаты электрона, так как ученые точно не знают, где именно находится электрон. Согласно распространенной интерпретации, если точно установить, где он расположен, то неопределенность обратится в ноль, и волна перестанет существовать. Эта точка зрения согласуется с многочисленными экспериментами, в том числе по излучению электромагнитных волн: электроны всегда излучают не как волны, а, скорее, как маленькие шарики с электрическим зарядом.

Но если бы эта "точечная" интерпретация электронной волны была единственно возможной, форма и размер волны вероятности не влияли бы на физические процессы, в которых участвует такой электрон. Однако исследователи знают, что это не так. Поэтому существует и другая "неточечная" интерпретация такой волны: заряд электрона можно представить как бы размазанным по всей волне подобно пучку многих частиц, но с общим зарядом, равным заряду одного электрона.

В новой работе ученые предложили свой способ проверить, как распределен в пространстве заряд электрона. Расчеты показали, что специфическая форма волны в виде пончика приводит к необычному эффекту – нелинейному усилению излучения. В результате такой закрученный электрон излучит всю свою энергию и остановится намного быстрее, чем обычный. Если расчеты подтвердятся в экспериментах, это будет означать, что электрон, оставаясь элементарной частицей, может при определенных условиях проявлять себя как объект с некоторым пространственным распределением заряда.

13 мая, 2021
Проект МГУ «Флора России» собрал 1 миллион наблюдений дикорастущих растений страны
Ученые биологического факультета МГУ в январе 2019 года запустили на международной платформе ...
13 мая, 2021
Пористые наночастицы помогут эффективнее доставлять лекарства длительного действия
Российские химики получили наноконтейнеры для лекарств из металлоорганического материала на основе ц...