Атом водорода фото: Фотография структуры атома водорода: квантовый микроскоп

Содержание

Сфотографирован атом водорода.: fizteh — LiveJournal

?

Fototysa (www_fototysa_ru) wrote in fizteh,

Category:

  • Наука
  • Cancel

Оригинал взят у www_fototysa_ru в Сфотографирован атом водорода.

Атом водорода

Фото: prl.aps.org

Группа ученых из Германии, Греции, Нидерландов, США и Франции получила снимки атома водорода. На этих изображениях, полученных при помощи фотоионизационного микроскопа, видно распределение электронной плотности, которое полностью совпадает с результатами теоретических расчетов. Работа международной группы представленана страницах Physical Review Letters.

Суть фотоионизационного метода заключается в последовательной ионизации атомов водорода, то есть в отрывании от них электрона за счет электромагнитного облучения. Отделившиеся электроны направляются на чувствительную матрицу через положительно заряженное кольцо, причем положение электрона в момент столкновения с матрицей отражает положение электрона в момент ионизации атома. Заряженное кольцо, отклоняющее электроны в сторону, играет роль линзы и с его помощью изображение увеличивается в миллионы раз.

Этот метод, описанный в 2004 году, уже применялся для получения «фотографий» отдельных молекул, однако физики пошли дальше и использовали фотоионизационный микроскоп для исследования атомов водорода. Так как попадание одного электрона дает всего одну точку, исследователи накопили около 20 тысяч отдельных электронов от разных атомов и составили усредненное изображение электронных оболочек.

В соответствии с законами квантовой механики, электрон в атоме не имеет какого-то определенного положения сам по себе. Лишь при взаимодействии атома с внешней средой электрон с той или иной вероятностью проявляется в некоторой окрестности ядра атома: область, в которой вероятность обнаружения электрона максимальна, называется электронной оболочкой. На новых изображениях видны различия между атомами разных энергетических состояний; ученые смогли наглядно продемонстрировать форму предсказанных квантовой механикой электронных оболочек.

При помощи других приборов, сканирующих туннельных микроскопов, отдельные атомы можно не только увидеть, но и переместить в нужное место. Эта техника около месяца назад позволила инженерам компании IBM нарисовать мультфильм, каждый кадр которого сложен из атомов: подобные художественные эксперименты не имеют какого-то практического эффекта, но демонстрируют принципиальную возможность манипуляций с атомами. В прикладных целях используется уже не поатомная сборка, а химические процессы с самоорганизацией наноструктур или самоограничением роста одноатомных слоев на подложке.

Строго говоря, обычной фотографии в наши дни почти не осталось. Изображения, которые мы по привычке называем фотографиями и можем найти, к примеру, в любом фоторепортаже «Ленты.ру», вообще-то, являются компьютерными моделями. Светочувствительная матрица в специальном приборе (по традиции его продолжают называть «фотоаппаратом») определяет пространственное распределение интенсивности света в нескольких разных спектральных диапазонах, управляющая электроника сохраняет эти данные в цифровом виде, а потом другая электронная схема на основе этих данных отдает команду транзисторам в жидкокристаллическом дисплее. Пленка, бумага, специальные растворы для их обработки — все это стало экзотикой. А если мы вспомним буквальное значение слова, то фотография — это «светопись». Так что говорить о том, что ученым удалось фотографировать атом, можно лишь с изрядной долей условности.

Больше половины всех астрономических снимков уже давно делают инфракрасные, ультрафиолетовые и рентгеновские телескопы. Электронные микроскопы облучают не светом, а пучком электронов, а атомно-силовые и вовсе сканируют рельеф образца иглой. Есть рентгеновские микроскопы и магнитно-резонансные томографы. Все эти приборы выдают нам точные изображения различных объектов, и несмотря на то что о «светописи» говорить здесь, разумеется, не приходится, мы все же позволим себе именовать такие изображения фотографиями.

http://lenta.ru/news/2013/05/27/atom/

http://lenta.ru/articles/2013/06/02/micro/

Subscribe

  • 75+5 лет со дня рождения Валерия Ивановича Чехлова +5 лет +80-15

    https://fizteh.livejournal.com/267278.html . PS Алёша Чехлов, сын Валерия Ивановича Чехлова, тоже физтех, сообщил, что его сын (внук Валерия…

  • новости из Долгопруненских Пурдю (пардон май Френч)

    Vivat Academia, Vivant Professores! «Gaudeamus igitur» https://en.wikipedia.org/wiki/Gaudeamus_igitur *** Congratulations to #PurdueECE Prof. …

  • Конференция «Новая международная система единиц СИ» в МФТИ

    13 мая 2019 года состоится конференция «Новая международная система единиц СИ». Время: 14:00-17:00. Место: Концертный зал МФТИ. Особо приглашаются…

Photo

Hint http://pics.livejournal.com/igrick/pic/000r1edq

Тотальная визуализация / / Независимая газета






Электронный микроскоп – главный прибор в современной физической лаборатории. Андрей Аржанников – декан физфака Новосибирского государственного университета.
Фото автора

Физики из Токийского университета сфотографировали┘ пустоту. Даже, – если уж совсем переходить на язык метафор, а по-иному, без метафор, здесь не обойтись, – квант пустоты. То есть, конечно, они так не говорят. В информационных сообщениях все выглядит вполне строго научно: «Группа специалистов Токийского университета сумела впервые в истории сфотографировать отдельный атом водорода – самый легкий и самый маленький из всех атомов».


Проще атома водорода вроде бы природа ничего не создала. Ядро, роль которого играет положительно заряженная элементарная частица – протон, а вокруг «размыт» по орбите отрицательно заряженный электрон. Все. Просто дело в том, что атом водорода на 99,99% состоит из «пустоты». Диаметр атома водорода примерно 10–8 см, размеры ядра – 10–13 см. Существует очень красивая аналогия, чтобы почувствовать – опять метафоры! – что из себя представляет эта конструкция. Представьте себе, что электрон вращается вокруг шпиля Московского государственного университета им. М.В.Ломоносова с диаметром орбиты вращения 1 км. Тогда размеры ядра атома на шпиле – не более горошины.


До сих пор считалось, что сфотографировать атом водорода нет никакой технической и технологической возможности. Недаром в современных учебных пособиях для студентов можно прочитать, что «┘атомы лежат за пределами нашего восприятия, их нельзя ни увидеть, ни услышать. Атомистические представления не могут возникнуть и из мифа, поскольку миф всегда использует наглядные образы» (Б. В.Булюбаш. История естествознания. От античности до Ньютона. Н.Новгород, 2007). Все так. Но вот японцы все-таки умудрились сфотографировать (визуализировать) эту самую пустоту.


Японцы, конечно, молодцы, «зажигают», что называется! Исследователи во главе с профессором Юити Икухарой сообщили, что ими был использован принципиально новый сканирующий электронный микроскоп, передает ИТАР-ТАСС. «Теперь мы можем увидеть все атомы, из которых состоит наш мир, – заявил профессор Икухара. – Это прорыв к новым формам производства, когда в будущем можно будет принимать решения на уровне отдельных атомов и молекул».


Как будто специально к этому случаю были написаны еще в 1962 году строчки Иосифа Бродского:


Он черен был, как ночь, как


пустота.


Так черен, как внутри себя


игла.


Достижение, фотографирование атома водорода, потрясающее само по себе и с научной, и с технической точки зрения, важно еще и в мировоззренческом плане. Выдающийся физик Лев Ландау высказался однажды в том смысле, что современный теоретик может математически описать явление, которое он ни разу в жизни не видел и представить себе не мог. А вот теперь мы можем сначала увидеть и даже сфотографировать явление, затем представить его, а потом уже объяснить математически.


Фактически японцы устроили праздник на улице древнего грека Демокрита (460–370 до н.э.), одного из создателей атомистического учения. Это вам не какие-то загадочные треки – следы от элементарных частиц в пузырьковой камере или в детекторах Большого адронного коллайдера. Самих-то элементарных частиц никто и никогда не видел! Недаром эллины не различали понятий «видеть» и «знать». Опять же не случайно, что в математике самого известного древнего грека, Пифагора, отсутствовало понятие (и знак) «ноль» – то, чего нет, того нельзя и увидеть, а следовательно, и не существует…


Теперь мы все можем выдохнуть: атом водорода существует! Он даже сфотографирован. Вот он, смотрите! Другой поэт, Андрей Вознесенский, эту вдруг вспыхнувшую в конце XIX – начале XX века тягу человечества к тотальной визуализации мира назвал тоже очень образно – «Видеотизм нашей жизни». После почти шести веков господства левополушарного, аналитического мышления, господства, связанного с возникновением книгопечатания (за чтение и понимание текста отвечает как раз левое полушарие мозга) начался реванш правополушарного мира (правое полушарие мозга связано с обработкой образов).


Водородная фотосессия – апофеоз на сегодняшний день этого глобального процесса. Водорода в нашей Вселенной много – на его долю приходится более 90% всех атомов вообще. Как выглядит атом самого распространенного элемента – теперь знаем, видели (см. фото в анонсе на стр. 9). А это значит, между прочим, что скоро начнется и народное «водородное мифотворчество».


Кстати, по мнению академика Павла Симонова, актуальное состояние мифотворчества имеет психофизиологические аналогии с состоянием гипноза. При этом в ряде исследований было показано, что по мере гипнотизации человека у него нарастает электрическая активность именно правого полушария, которое начинает преобладать над активностью левого.


Так наука, рожденная из мифа, сама порождает миф и начинает искать новые объекты для исследования.

Физики сделали снимок атома водорода // Смотрим

  • Профиль

28 мая 2013, 14:10

  • Ася Горина

  • (фото Aneta Stodolna/FOM Institute AMOLF).

  • (иллюстрация Белых Владислава/Wikimedia Commons).

  • (фото Aneta Stodolna/FOM Institute AMOLF).

  • (иллюстрация Белых Владислава/Wikimedia Commons).

Сделать фотографию субатомных частиц и самих атомов непросто, к таким событиям учёные готовятся очень долго. Впервые в истории науки физикам удалось запечатлеть квантовые взаимодействия электронов в атоме водорода. Снимок поможет продвинуться на несколько шагов вперёд в понимании квантовой механики.

Возможность увидеть своими глазами субатомные частицы крайне важна для современной физики. Ранее учёным уже удавалось сделать фотографии тени атома и электрона. Однако сфотографировать сам атом, а не какую-либо его часть представлялось крайне трудной задачей даже при использовании самых высокотехнологичных устройств.

Дело в том, что согласно законам квантовой механики, невозможно одинаково точно определить все свойства субатомной частицы. Этот раздел теоретической физики построен по принципу неопределённости Гейзенберга, который гласит, что невозможно одинаково точно измерить координаты и импульс частицы — точные измерения одного свойства непременно изменят данные о другом.

Поэтому, вместо того чтобы определять местонахождение (координаты частицы), квантовая теория предлагает измерить так называемую волновую функцию.

Волновая функция работает почти так же, как и звуковая волна. Различие лишь в том, что математическое описание звуковой волны определяет движение молекул в воздухе в определённом месте, а волновая функция описывает вероятность появления частицы в том или ином месте по уравнению Шрёдингера.

Измерить волновую функцию также непросто (прямые наблюдения приводят к её коллапсу), но физики-теоретики могут примерно предсказать её значения.

Экспериментально измерить все параметры волновой функции можно только в том случае, если собрать её из отдельных разрушающих измерений, проведённых на полностью идентичных системах атомов или молекул.

Физики из голландского исследовательского института AMOLF представили новый метод, не требующий никаких «перестроек», и опубликовали результаты своей работы в журнале Physical Review Letters. Их методика построена на гипотезе 1981 года трёх советских физиков-теоретиков, а также на более поздних исследованиях.

В ходе эксперимента команда учёных направила два лазерных луча на атомы водорода, помещённые в специальную камеру. В результате такого воздействия электроны покинули свои орбиты с той скоростью и в том направлении, которые определялись их волновыми функциями. Сильное электрическое поле в камере, где находились атомы водорода, направило электроны на определённые части планарного (плоского) детектора.

Положение электронов, попадающих на детектор, определялось их начальной скоростью, а не позицией в камере. Таким образом, распределение электронов на детекторе рассказало учёным о волновой функции этих частиц, которая была у них, когда они покинули орбиту у ядра атома водорода.

Движения электронов отображались на фосфоресцентном экране в виде тёмных и светлых колец, которые учёные сфотографировали цифровой камерой с высоким разрешением.

«Мы очень довольны нашими результатами. Квантовая механика так мало имеет дело с повседневной жизнью людей, что вряд ли кто-то мог подумать о получении реального фотоснимка квантовых взаимодействий в атоме», — говорит ведущий автор исследования Анета Стодолна (Aneta Stodolna). Также она утверждает, что разработанная методика может иметь и практическое применение, к примеру, для создания проводников толщиной в атом, развития технологии молекулярных проводов, что значительно усовершенствует современные электронные приборы.

«Примечательно, что эксперимент был проведён именно на водороде — одновременно простейшем и самом распространённом веществе в нашей Вселенной. Нужно будет понять, можно ли применить эту методику для более сложных атомов. Если да, то это большой прорыв, который позволит развить не только электронику, но и нанотехнологии», — говорит Джеф Ландин (Jeff Lundeen) из университета Оттавы, который не принимал участия в исследовании.

Впрочем, сами учёные, проводившие эксперимент, не задумываются о практической стороне вопроса. Они считают, что их открытие в первую очередь относится к фундаментальной науке, которая поможет передать больше знаний будущим поколениям физиков.

Также по теме:
Физики впервые сфотографировали тень атома 
Учёным удалось сфотографировать электрон  
Физики разделили электрон на орбитон и спинон  
Учёные впервые различили химические связи внутри молекулы  
Физики впервые увидели танцы электронов в молекуле 
Учёные подтвердили, что размер протона меньше, чем считалось раньше

  • новости

Весь эфир

«Квантовый микроскоп» заглянул в атом водорода – Physics World

Что находится внутри атома H? Экспериментальное наблюдение поперечной узловой структуры четырех штарковских состояний атомарного водорода. Изображения в середине показывают экспериментальные измерения. Интерференционные картины четко наблюдаются там, где количество узлов соответствует значению n1. Результаты можно сравнить с расчетами по уравнению Шредингера, зависящими от времени, показанными слева, показывая, что экспериментально наблюдаемые узловые структуры происходят из поперечной узловой структуры начального состояния, которая формируется при лазерном возбуждении. Сравнение экспериментально измеренных (сплошные линии) и расчетных радиальных (штриховые линии) распределений вероятностей показано справа от экспериментальных результатов. (Предоставлено: Стодольная и др. / физ. Преподобный Летт. )

Международная группа исследователей провела первое прямое наблюдение орбитальной структуры возбужденного атома водорода. Наблюдение было сделано с использованием недавно разработанного «квантового микроскопа», который использует фотоионизационную микроскопию для непосредственной визуализации структуры. Демонстрация команды доказывает, что «фотоионизационная микроскопия», впервые предложенная более 30 лет назад, может быть экспериментально реализована и может служить инструментом для изучения тонкостей квантовой механики.

Информационный поток

Волновая функция является центральным принципом квантовой теории. Проще говоря, она содержит максимум доступных сведений о состоянии квантовой системы. Более конкретно, волновая функция является решением уравнения Шредингера. Квадрат волновой функции описывает вероятность того, где именно частица может находиться в данный момент времени. Хотя это занимает видное место в квантовой теории, непосредственное измерение или наблюдение волновой функции — непростая задача, поскольку любое прямое наблюдение разрушает волновую функцию до того, как ее можно будет полностью наблюдать.

В прошлом в экспериментах с волновыми пакетами Ридберга пытались наблюдать волновую функцию с помощью сверхбыстрых лазерных импульсов. В этих экспериментах атомы находятся в суперпозиции своих высоковозбужденных «ридберговских состояний». Эти эксперименты показывают, что периодические электронные орбитали вокруг ядер описываются когерентными суперпозициями квантово-механических стационарных состояний. Волновая функция каждого из этих состояний представляет собой стоячую волну с узловым рисунком («узел» — это место, где вероятность обнаружения электрона равна нулю), которая отражает квантовые числа состояния. В то время как предыдущие эксперименты пытались уловить неуловимую волновую функцию или узловые паттерны, используемые методы не увенчались успехом. Непосредственное наблюдение узловой структуры отдельного атома наиболее труднодостижимо.

Построение волн

В новой работе Анета Стодольна из Института атомной и молекулярной физики FOM в Нидерландах вместе с Марком Враккингом из Института Макса Борна в Берлине, Германия, и другими коллегами из Европы и УЗ показали, что с помощью фотоионизационной микроскопии можно напрямую получить узловую структуру электронной орбитали атома водорода, помещенного в статическое электрическое поле. В эксперименте атом водорода помещен в электрическое поле E и возбуждается лазерными импульсами. Ионизированный электрон вырывается из атома и следует по определенной траектории к детектору — детектору с двойной микроканальной пластиной (МКП), — который перпендикулярен самому полю. Учитывая, что существует много таких траекторий, которые достигают одной и той же точки на детекторе, можно наблюдать интерференционные картины, которые команда увеличивает более чем в 20 000 раз с помощью электростатического зум-объектива. Интерференционная картина напрямую отражает узловую структуру волновой функции. Эксперименты проводились как с резонансной ионизацией с участием ридберговского состояния, так и с нерезонансной ионизацией.

Команда выбрала атом водорода благодаря его уникальным свойствам. «Эти [атомы водорода] очень своеобразны… поскольку водород имеет только один электрон, который взаимодействует с ядром посредством чисто кулоновского взаимодействия, он имеет особую структуру, когда мы помещаем его в постоянное электрическое поле», — говорит Враккинг. Далее он объясняет, что благодаря своему одноэлектронному статусу волновая функция водорода может быть записана как произведение двух волновых функций, которые описывают, как он изменяется в зависимости от двух координат — так называемых параболических координат. То есть гамильтониан атома водорода (во внешнем электрическом поле) описывает расщепление его энергетических уровней, известное как «эффект Штарка». Однако, что более важно, этот «штарковский гамильтониан» точно разделим в терминах двух параболических координат, которые представляют собой линейные комбинации расстояния электрона от ядра водорода r и смещение электрона вдоль оси электрического поля z .

Враккинг сказал физикам мира. эксперимента — от места, где происходит ионизация, до 2D-детектора». Он объясняет, что это имеет решающее значение для масштабирования пространственного распределения, чтобы увеличить узловые узоры до миллиметровых размеров, где их можно наблюдать невооруженным глазом на 2D-детекторе и записывать с помощью системы камер. «То, что вы видите на детекторе, — это то, что существует в атоме», — говорит он. Группа наблюдала за несколькими сотнями тысяч событий ионизации, чтобы получить результаты с одинаковой подготовкой волновой функции для каждого из них.

Что находится внутри

На рисунке вверху этой статьи показан основной результат команды — необработанные данные камеры для четырех измерений, в которых атомы водорода были возбуждены до состояний с нулем, одним, двумя и тремя узлами волновой функции для одна из параболических координат. «Если вы посмотрите на измеренные проекции на детекторе, вы сможете легко распознать узлы и увидеть их радиальную кольцеобразную структуру», — говорит Враккинг.

Глаз атома

Он также указывает на «поразительную разницу» между изображениями, записанными после резонансного возбуждения, и изображениями, записанными после нерезонансного возбуждения – это видно на изображении справа, где дается сравнение между измерениями принято за один резонансный и два нерезонансных узла. Изображения (A) и (C) были получены после нерезонансной ионизации, а для центрального изображения (B) лазер был настроен на резонанс с двумя узлами волновой функции. При резонансной ионизации самое внешнее кольцо вытягивается значительно дальше в радиальном направлении по сравнению с двумя другими изображениями, что можно объяснить особым туннельным эффектом.

Враккинг говорит, что конечной целью исследования было изучение и визуализация атома водорода. В будущих экспериментах можно будет посмотреть, как атом будет реагировать в магнитном поле, изучить динамику электронов с временным разрешением, исследовать голографическую интерференционную микроскопию и, возможно, даже наблюдать за молекулами с помощью фотоионизационной микроскопии.

Гелий под микроскопом

Однако в настоящее время исследователи изучают и анализируют атом гелия с помощью фотоионизационной микроскопии, и статья об этом будет опубликована в ближайшие месяцы. «Поскольку в атоме гелия два электрона, мы получаем очень интересную информацию», — говорит Враккинг. Он говорит, что, хотя в некоторых аспектах реакции атома гелия очень похожи на реакции водорода, есть и некоторые существенные отличия. «Хотя один из электронов гелия очень тесно связан с ядром, а другой очень сильно возбужден, мы можем видеть, что электроны знают о существовании друг друга и что они «разговаривают друг с другом», — объясняет Враккинг. что это может позволить команде «увидеть» запутанность электронов.

Исследование опубликовано в Physical Review Letters .

Hydrogen Atom — Bilder und Stockfotos

13.707Bilder

  • Bilder
  • Fotos
  • Grafiken
  • Vektoren
  • Videos

AlleEssentials

Niedrigster Preis

Signature

Beste Qualität

Durchstöbern Sie 13.707

hydrogen atom Stock -Фотография и фотографии. Oder starten Sie eine neuesuche, um noch mehr Stock-Photografie und Bilder zu entdecken.

Большая молекула на синем фоне — фото и изображения атома водорода

Молекулярное изображение на синем фоне

3D-модель молекулы h3-wasserstoff — фото и изображения атома водорода

3D-модель теплого синего H5-0Wass0off Зона — атом водорода, фото и фото

Blue Warmen Зона

Бор-модель атомов водорода с протоном и электроном — атом водорода, фото и фото

Бор-Модель атомов водорода с протоном и электроном

символ для крафта и энергии — атом водорода сток-графика, -клипарт, -мультфильмы и -символ

Символ для крафта и энергии

энергия — набор векторных иконок из двух линий. пиксель идеальный. беарбейтбарер контур. das set enthält symbole: solarenergie, windkraft, erneuerbare energien, wasserkraft, wasserstoff, grüne technologie. — Атом водорода сток-графика, -клипарт, -мультфильмы и -символ

ЭНЕРГИЯ — Набор векторных иконок dünne Liney. Pixel perfekt….

h3 wasserstoffmoleküle symbol — атом водорода стоковые фотографии и изображения

h3 Wasserstoffmoleküle Symbol

wasserstoffmolekül oder atom — атом водорода стоковые фотографии и изображения

Wasserstoffmolekül oder Atom

h3o wasser-molekül-modell und chemische formel — атом водорода stock-grafiken, -clipart, -cartoons und molkül -symbole h3o

-Модель и химическая форма

Абстрактная наномолекулярная структура — атом водорода стоковые фотографии и изображения

Абстрактные наномолекулярные структуры

Модель молекулярных частиц h3 wissenschaftliches element — атом водорода стоковые фотографии и изображения

Модель молекулярных частиц h3 wissenschaftliches Element

3D-модель молекулы h3-wasserstoff — атом водорода фото и изображения

3D-модель молекулы h3-wasserstoff

wissenschaft-konzept. метан или молекула аммиака. 3D аббилдунг gerendert. — атом водорода стоковые фотографии и изображения

Wissenschaft-Konzept. Метан или Аммониак Moleküle. 3D. wasser 3d kugeln — атом водорода стоковые фотографии и изображения

Абстрактные наномолекулярные структуры. Wasser 3D Kugeln

часов собирает молекулы h3. grünes wasserstoff-energiekonzept. — Сток-графика атома водорода, -клипарт, -мультфильмы и -символ

Nahtloses Muster des h3-Moleküls. Grünes Wasserstoff-Energiekonzep

структура атомов — атом водорода фондовая графика, -клипарт, -мультфильмы и -символ

Struktur des Atoms

эко-freundlich Sauber wasserstoff-energie-konzept. 3D-рендеринг символа wasserstoff на frische frühlingswiese mit blue himmel im hintergrund. — стоковые фотографии и изображения атома водорода

Eco-freundlich Sauber Wasserstoff-Energie-Konzept. 3D-рендеринг…

абстрактная наномолекулярная структура. wasser 3d kugeln — атом водорода стоковые фотографии и изображения

Abstrakte Nanomolekülstruktur. Wasser 3D Kugeln

wasserstoff-ikone mit klarem blue himmel — стоковые фотографии и изображения атома водорода

Wasserstoff-Ikone mit klarem blue Himmel

Transparentes wasser h3o moleküle im wasser schwimmende — атом водорода стоковые фотографии и изображения

Transparentes Wasser h3O Moleküle Швимменде

bohr-modell des wissenschaftlichen wasserstoffs atom vector — атом водорода сток-график, -клипарт, -мультфильмы и -символ

Bohr-Modell des wissenschaftlichen Wasserstoffs Atom Vector

Innovationen in der medizin abstrakte molekulare struktur — hydro atom stock-fotos und bilder 04 Инновация в Medizin Abstrakte Molekulare Struktur

представляет собой набор молекулярных химических моделей, комбинированных с wasserstoff-sauerstoff-natriumkohlenstoffstickstoff und хлор. vektormoleküle illustration isoliert auf weißemhintergrund — атом водорода сток-графика, -клипарт, -мультфильмы и -символ

Sammlung Molekularchemischer Modelle Kombinationen Aus …

WASSERSERSOFFMOLEKüle-3D-иллюстрация-атом водорода. moleküls wasserstoff h3 wissenschaftliches element. integrierte partikel natürliche anorganische 3d-molekularstruktur-verbindung. zwei grüne volumenkugeln vektor-illustration isoliert — атом водорода сток-графика, -клипарт, -мультфильмы и -символ

Chemiemodell des Moleküls Wasserstoff h3 wissenschaftliches…

nukleare взрыв aus der höhe des vogelfluges. — стоковые фотографии атома водорода и фото

Nukleare Explosion aus der Höhe des Vogelfluges.

einfache chemie-formel und molekül-linie-symbol. символ и zeichen вектор-иллюстрация-дизайн. isoliert auf weißemhintergrund — атом водорода сток-графика, -клипарт, -мультфильмы и -символ

Einfache Chemie-Formel und Molekül-Line-Symbol. Символ и…

абстрактная молекулярная структура с синей основой. — стоковые фотографии и изображения атома водорода

Abstrakte molekulare Struktur mit blauem Hintergrund.

Химическая модель Молекулярный водяной фильтр с формовочным элементом. интегрировать естественные анорганические 3D-молекулярные структуры с лучшей стороны. zwei wasserstoff- und sauerstoffvolumen-atomvektorkugeln — атом водорода сток-графика, -клипарт, -мультфильмы и -символ

Chemie Modell Molekül Wasser h3O wissenschaftliche Element Formel.

молекул воды. структура. 3D-рендеринг — атом водорода стоковые фотографии и изображения

Molekül des Wassers. Структура. 3D-рендеринг

структурная химическая форма для этанола. — атом водорода стоковые фотографии и фото

Структурная химическая форма этанола.

3D рендеринг молекулярной структуры, озона, оксида азота и зауэрстаффа, селективный фокус — атом водорода стоковые фото и изображения

3d рендеринг молекулярной структуры, озона, оксида азота и… Abstrakte Wasserstoff H3 Molekulare Struktur

grüne wasserstoffproduktion. h3-brennstoffanlage. editierbare vektorillustration — сток-графика атома водорода, -клипарт, -мультфильмы и -символ

Grüne Wasserstoffproduktion. h3-Бреннштоффанлаге. Editierbare…

Wasserstoff-Ikone с изображением синего атома водорода — стоковые фото и изображения атома водорода

Wasserstoff-Ikone с изображением синего цвета

атома и молекулярной векторной иллюстрации. Диаграмма связей меченых соединений. — Сток-график атома водорода, -клипарт, -мультфильмы и -символ

Атом и молекула вектор-иллюстрация. Меченые соединения Связи…

абстрактная наномолекулярная структура. h3 wasserstoff — стоковые фотографии и изображения атома водорода

Абстрактная наномолекулярная структура. h3 Wasserstoff

молекулярный векторный символ. molekül-zeichen im flachen stil. eps 10. — атом водорода сток-графика, -клипарт, -мультфильмы и -символ

Molekül-Vektor-Symbol. Molekül-Zeichen im flachen Stil. EPS 10.

абстрактных концепций водного (h3o) молекулярного. дрейдимерная иллюстрация. — атом водорода стоковые фотографии и изображения

Abstraktes Konzept von Wasser (h3o) Molekülen. Drei Dimensionse…

wissenschaft-hintergrund mit molekül oder atom — атом водорода стоковые фотографии и изображения

Wissenschaft-Hintergrund mit Molekül oder Atom

молекулярная структура озона с прозрачно-белым и голубым внутренностями. — фото атома водорода и изображения

Молекулярная структура озона с прозрачными красками и синим. ..

метанмолекулы — атомы водорода стоковые фото и изображения

Метанмолекулы

grüner wasserstoff: eine альтернатива, испускание редузирта и отсутствие планет. — атом водорода стоковые фотографии и изображения

Grüner Wasserstoff: eine Alternative, die Emissionen reduziert…

абстрактная наномолекулярная структура. Wasser 3d kugeln — атом водорода стоковые фотографии и изображения

Абстрактные наномолекулярные структуры. Wasser 3d Kugeln

03-molekül — атом водорода стоковая графика, -клипарт, -мультфильмы и -символ

03-Molekül

wasserstoff: kraftstoff der zukunft. elementares wasserstoffkonzept aus dem periodensystem chemischer elemente. хеллблауэр хинтергрунд. — стоковые фотографии и изображения атома водорода

WASSERSTOFF: KRAFTSTOFF DER ZUKUNFT. Elementares…

набор векторных символов им линейный стиль Zum Thema elektrische energie. erneuerbare und nicht erneuerbare ressourcen — атом водорода сток-графика, -клипарт, -мультфильмы и -символ

Набор векторных символов и линейных стилей по теме. ..

абстрактная структура молекулы, векторная иллюстрация — атом водорода, графика, клипарт, мультфильмы и символы wasser 3d kugeln — атом водорода стоковые фотографии и изображения

Abstrakte Nanomolekülstruktur. Wasser 3D Kugeln

умирает от взрыва атомной бомбы в городе. — стоковые фотографии и изображения атома водорода

Die Explosion einer Atombombe in der Stadt.

abstrakte атом- или молекулярная структура конструкции, атом или молекула из стеклянных материалов. 3D-рендеринг. — атом водорода стоковые фотографии и изображения

Abstrakte Satom-oder Molekülstrukturkonstruktion, Atom oder…

набор реалистичных молекулярных моделей, прозрачных молекулярных моделей — атом водорода стоковые графики, -клипарты, -мультфильмы и -символы

Набор реалистичных молекулярных изображений Kugelblasen, прозрачный…

абстрактных наномолекулярных структурконцептов — атом водорода стоковые фотографии и изображения

Abstraktes Nano-Molekularstrukturkonzept

wasserstoffmolekül vektorzeichnung in schwarzweiß. kontur hand zeichnung linie. isoliertes objekt auf weißem hintergrund. eine handgezeichnete skizze einer chemischen formel in einem vektor. — Сток-графика атома водорода, -клипарт, -мультфильмы и -символ

Wasserstoffmolekül Vektorzeichnung в Schwarzweiß. Kontur Hand…

körpers — атом водорода сток-графика, -клипарт, -мультфильмы и -символ

Körpers

фокус на химический элемент wasserstoff beleuchtet im Periodensystem der Elemente. 3D-рендеринг — стоковые фотографии и изображения атома водорода

Focus auf chemisches Element Wasserstoff beleuchtet im…

абстрактная наномолекулярная структура. 3D-модель — атом водорода стоковые фотографии и изображения

Абстрактные наномолекулярные структуры. 3D-Kugeln

В сердце атома водорода…

Еще в мае 2013 года ученые объявили, что им удалось сфотографировать вращающуюся орбиту электрона внутри атома водорода, используя уникальную новую технологию «квантовой ‘ микроскопия. Дамы и господа, давайте совершим небольшое путешествие в бесконечно малое! Вот первая фотография атома водорода!

Согласно Астрофизическому словарю НАСА, атомарный водород H («одноатомный» водород) составляет около 75% элементарной массы Вселенной . (Хотя стоит отметить, что большая часть массы Вселенной на самом деле находится не в форме химических элементов или «барионной» материи. Пища для размышлений и еще одна история, которую стоит рассказать!)

На Земле крайне редко сталкиваться с изолированными атомами водорода за пределами экспериментальных установок. Водород обычно объединяется с другими атомами в соединения или сам с собой с образованием обычного (двухатомного) газообразного водорода H 2 .

Атом водорода H  содержит один положительно заряженный протон p и один отрицательно заряженный электрон e , связанные с ядром кулоновской силой. Это электрически 90 195 нейтральный.  Атом водорода уникален, потому что у него только один электрон.

А диаметр атома водорода не больше чем в два раза…

Радиус Бора

Уже 1913 Нильс Бор предложил то, что сейчас называется моделью Бора атома, и предположил, что электроны могут иметь только определенные классические движения.

Модель описывает атом как небольшое положительно заряженное ядро ​​ , окруженное электронами, движущимися вокруг него по круговым орбитам. В некотором смысле эта концепция похожа по структуре на Солнечную систему, но с притяжением, обеспечиваемым электростатическими силами, а не гравитацией. Хотя модель Бора сейчас устарела, квантовая теория, лежащая в ее основе, по-прежнему считается верной.

Радиус Бора для атома водорода остается важной физической константой. Радиус Бора

 соответствует радиусу орбиты электрона с наименьшей энергией, предсказанной боровской моделью атома.

Радиус атома более в 10 000 раз больше радиуса его ядра и меньше 1/1000 длины волны видимого света. Модель Бора применима только к атомам и ионам с одним электроном, таким как однократно ионизированный гелий He II, позитроний Ps и, конечно же, водород H.

Итак, размер атома водорода в его «основном состоянии» порядка

.

Это ОЧЕНЬ мало !!

 

Наблюдение за мельчайшими строительными блоками материи всегда было сложной задачей. И не только из-за бесконечно малого размера атома…

Видите ли, могучие маленькие штуки действуют очень странным образом! В атомном масштабе поведение Природы кажется настолько абсурдным, что взаимодействие частиц может быть объяснено только специальной областью физики. Электроны не имеют ни определенных орбит, ни четко определенных пробегов. Вместо этого их положения должны описываться вероятностными распределениями, которые постепенно сужаются по мере удаления от области ядра без какой-либо резкой границы.

Могущественные мелочи действуют очень странным образом!

 

Развитие квантовой механики в начале 20-го века оказало глубокое влияние на то, как ученые теперь понимают мир. В центре его – концепция волновой функции 90 195 90 196, которая удовлетворяет зависящему от времени уравнению Шредингера.

Здесь мы сталкиваемся с еще одной очень серьезной трудностью. Все становится еще страннее. Основной акт наблюдения за такими бесконечно малыми частицами, похоже, влияет на само их существование!

Обходя такую ​​искажающую реальность концепцию, как принцип неопределенности , ученые полагались на квантовую теорию, чтобы определить поведение частиц во времени и пространстве со сложными уравнениями, которые предсказывают вероятности обнаружения электронов в любой конкретный момент ИЛИ в любом конкретном месте их орбиты вокруг плотно упакованного ядра атома.

Уравнение Шредингера управляет атомной структурой, описывая ее как волновую функцию. Но до сих пор фактическое наблюдение за этой структурой, казалось, неизбежно разрушало ее…

Новый «квантовый микроскоп», изобретенный Анетой Стодольной и ее коллегами из Института атомной и молекулярной физики FOM (AMOLF) в Нидерландах, использует процесс фотоионизации и электростатическую увеличительную линзу для непосредственного наблюдения за электронными орбитальными путями возбуждает атом водорода.

Атомные энергетические уровни и переходы… могучих малых атомов

В отличие от классических частиц, которые могут иметь любую энергию, квантово-механическая система или «связанная» частица может принимать только определенные дискретные значения энергии. Эти дискретные значения называются уровни энергии . Этот термин используется в контексте энергетических уровней электронов в атомах или молекулах, связанных электрическим полем атомного ядра. Энергетический спектр системы с такими дискретными уровнями энергии называется «90 206, квантованным 90 207».

Энергия всегда сохраняется .

 

Это означает, что если атом поглощает фотон с заданной энергией, энергия этого конкретного атома должна неизбежно увеличиваться на точно такое же количество энергии. Точно так же, если атом испускает фотон, энергия атома должна уменьшаться на фиксированное количество энергии (или «квантов»), соответствующее энергии испущенного фотона.

Так что энергия фотона

равна изменению энергии атома:

Если атом поглощает фотон, энергия атома должна увеличиваться на фиксированную величину.

Если атом излучает фотон, энергия атома должна уменьшиться на фиксированную величину.

 

Как описано в журнале Physical Review Letters, Stodolna et al. Эксперимент 2013 года показал волновую функцию атома водорода. Водород уникально подходит для новой техники фотографии, потому что первый элемент в периодической таблице содержит всего один электрон.

Первоначально предложенный более 30 лет назад эксперимент предоставляет уникальный взгляд на одну из немногих атомных систем, которая имеет аналитическое решение уравнения Шрёдингера.

Атом водорода поражается лазерными импульсами, тем самым вынуждая ионизированный электрон покидать атом водорода по прямой и непрямой траекториям.

Стодольна и ее команда сначала запустили два лазера на атомы водорода внутри специальной камеры, тем самым выбросив электроны из атомов со скоростями и направлениями, зависящими от лежащих в их основе волновых функций.