Поглощение отдельных электронов засняли на видео
Исследователи из Университета Гетеборга наблюдали поглощение одного электрона левитирующей каплей с таким увеличением, что его можно было увидеть невооруженным глазом
Исследователи из Университета Гетеборга наблюдали поглощение одного электрона левитирующей каплей с таким увеличением, что его можно было увидеть невооруженным глазом и даже измерить с помощью обычной миллиметровой линейки.
Материя во Вселенной состоит из элементарных частиц, таких как электроны, протоны и нейтроны. Они присутствуют везде, но такие настолько маленькие, что их не возможно увидеть. В прошлом веке физики доказали существование этих частиц с помощью различных экспериментов, но в большинстве случаев наблюдения за частицами были косвенными.
Электроны — одна из этих элементарных частиц. В 1910 году физик Роберт Милликен доказал, что заряд электрона квантован. Другими словами, существует минимальная неделимая сумма заряда. Позволив сотням заряженных капель попасть в электрическое поле, а затем выполнив статистический анализ их движения, он продемонстрировал, что заряд электрона квантуется.
«Теперь мы создали современную версию этого классического эксперимента, подняв в воздухе одну каплю с помощью лазера», — говорит Хавьер Мармолехо из Гётеборгского университета.
В этом эксперименте квантование электрического заряда впервые становится непосредственно видимым без современного оборудования или сложного статистического анализа.
«Мы захватили каплю с помощью лазера в сильное электрическое поле и добавили отдельные электроны, подвергнув ее воздействию альфа-излучения. Капля совершала квантованные скачки каждый раз, когда поглощала один или несколько электронов. Увеличивая изображение капли с помощью одной линзы , мы смогли увидеть эффект поглощения одного электрона и измерить скачки с помощью линейки. Яркое пятно перемещалось примерно на один миллиметр на каждый поглощенный электрон».
Капля имела диаметр 29 микрометров, что примерно соответствует толщине человеческого волоса. Несмотря на это, она содержит около 3,7 × 1015 отрицательно заряженных электронов.
«Это невероятный подвиг, если учесть, что эффект добавления одного электрона к капле, которая уже имеет 3,700,000,000,000,000 электронов, виден невооруженным глазом».
Исследователи комментируют, что теперь, когда можно увидеть эффект одного электрона, появляется новая возможность лучше объяснить науку об элементарных частицах широкой публике.
Работа была опубликована в журнале Scientific Reports.