Физики из американского Университета Райс (Хьюстон) с помощью лазера увеличили атом калия до гигантского размера - миллиметрового, что примерно в десять миллионов раз больше его обычного размера. Результаты этого эксперимента опубликованы в журнале Physical Review Letters.
«Используя ридберговские атомы в высоковозбужденном состоянии и пульсирующие электрические поля, мы смогли управлять движением электронов и привести атом в планетарное состояние», - говорит ведущий автор исследования Барри Даннинг, слова которого приводятся в сообщении университета.
Планетарная модель атома была разработана около ста лет назад датским физиком Нильсом Бором. Согласно этой модели, электроны обращаются вокруг ядра атома, как планеты вокруг звезды. Электрон может испускать фотон, переходя с высокого энергетического уровня на низкий. Напротив, поглощение фотона переводит электрон на более высокий уровень, приводит в возбужденное состояние.
Ридберговскими называют атомы, в которых один из электронов внешней оболочки находится в высоковозбужденном состоянии. Воздействуя на такой атом лазерным излучением с определенной длиной волны, можно добиться «раздувания» его внешней электронной оболочки.
Согласно квантовой теории, положение электрона на орбите вокруг атома не может быть определено - электрон представляет собой волну, «размазанную» по оболочке. Однако в случае с ридберговскими атомами электроны переходят в псевдоклассическое состояние, в котором движение электрона можно отслеживать.
«В достаточно большой системе квантовые эффекты на уровне атомов могут переходить в классическую механику модели атома Бора», - поясняет Даннинг.
Группа ученых из Университета Райс, в которую также входили исследователи из Венского технологического университета и Окриджской национальной лаборатории (США), используя лазер, довела уровень возбуждения атома калия до чрезвычайно высоких значений. С помощью тщательно подобранных серий коротких электрических импульсов ученые смогли привести атом в состояние, в котором локализованный электрон обращался вокруг ядра на значительно большем расстоянии. Диаметр оболочки достиг одного миллиметра, и это при том, что размер атома калия в обычных условиях составляет 243 пикометра (триллионных долей метра).
По словам Даннинга, измерения показали, что электрон оставался локализованным на определенной орбите и вел себя почти как «классическая» частица.