Найден способ изменить свойства электрона

Фото:
Nicolle R. Fuller/NSF

Сотрудники Томского муниципального института узнали, что, изменяя форму волны электрона, можно надзирать его внутренние свойства. Открытие дозволит создавать пучки частиц, которые будут полезны при определении электромагнитных параметров различных материалов. Работа проходила в рамках проекта, поддержанного Русским научным фондом (РНФ) в рамках Президентской программке исследовательских проектов. Статья ученых размещена в журнальчике Physical Review A.
Все во Вселенной — молекулы, атомы и даже ядра атомов — состоит из простых частиц. Это такие объекты, которые уже недозволено поделить на составные части. К таковым частичкам относятся и электроны, крутящиеся на орбиталях вокруг всякого атома.

В традиционной (неквантовой) картине мира электрон либо неважно какая иная частичка — это весьма небольшой заряженный шарик. В квантовой же картине мира электрон — пространственно протяженный объект, который именуется волной де Бройля. В таком случае у самого электрона формы нет: он и не тонкий, и не сплюснутый, а представляет собой волну вероятности. Она имеет какую-то форму, но не имеет границ: у электрона есть центр, но он нигде не завершается, так как волна заполняет всю Вселенную. Волны, как электромагнитные, так и де Бройля, бывают различных видов: сферические, плоские, цилиндрические. Ученые могут поменять их форму, к примеру, с помощью линзы. При этом можно надзирать некие внутренние характеристики самого электрона.
«В собственной работе мы на теоретическом уровне показываем, что, меняя форму волны электрона либо, что то же самое, его квантовое состояние, можно задавать некие внутренние свойства частички», — сказал один из создателей статьи Дмитрий Карловец, кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник Томского муниципального института.

Создатели узнали, что таковым образом можно надзирать магнитный дипольный момент электрона, который охарактеризовывает взаимодействие частички с магнитным полем, и электронный квадрупольный момент, который указывает, как различается распределение электронного заряда электрона от совершенно сферического. Ранее ученые считали, что эти внутренние свойства соединены лишь с спином и «сферичностью»: чем «круглее» электрон, тем поближе к нулю значение его квадрупольного момента. Но создатели статьи обосновали, что эти характеристики задаются в том числе квантовым состоянием простой частички, то есть формой волны де Бройля. Это означает, что моменты электрона — не фундаментальные свойства, они зависят в том числе от того, как конкретно экспериментатор настроит электрический пучок. Спецы, работающие на электрических микроскопах, уже могут это созодать.
«У нашего исследования есть как фундаментальные, так и практические приложения. К примеру, можно создавать пучки электронов и остальных частиц с заблаговременно данными чертами и употреблять их в различных опытах в физике частиц, атомной и ядерной физике, космологии и остальных науках», — добавил Дмитрий Карловец.

Он также отметил, что сделанные пучки частиц можно будет употреблять, чтоб эффективнее найти электромагнитные характеристики различных материалов, в том числе искусственных со сложными качествами, которые определяются не столько композицией частей, сколько искусственно подобранной и сделанной внутренней структурой.

Найден способ изменить свойства электрона