Новозеландские ученые впервые захватили один атом и зафиксировали межатомные взаимодействия

Как выглядит один атом и как атомы взаимодействуют друг с другом? Недавно ученые  физического факультета Университета Отаго в Новой Зеландии впервые захватили и контролировали один атом, а также наблюдали беспрецедентное взаимодействие между атомами. Это открытие может сильно повлиять на будущий технический прогресс.

Масштаб атома составляет около 10 миллиардных долей метра, поэтому захватить его не так уж и просто. Для этого был использован высокофокусированный лазерный луч в небольшой ультравакуумной камере, чтобы захватить и охладить три атома по отдельности. Затем они использовали оптический пинцет, чтобы "подобрать" атомы плутония и направить их друг к другу, наблюдая различные формы столкновений, чтобы они могли точно понять, что произошло. В этом эксперименте они наблюдали, что скорость реорганизации атома была медленнее, чем предполагалось ранее, что, очевидно, не согласуется с текущими теоретическими предсказаниями, которые очень взволновали ученых, но причина до сих пор неизвестна.

Стоит отметить, что раньше ученые понимали этот квантовый процесс только через средние статистические данные, полученные в результате экспериментов с большим числом атомов, и теперь это открытие означает, что изучение кванта пошло еще дальше.

Окончательные экспериментальные результаты показывают, что, когда три атома находятся близко друг к другу, два атома образуют молекулу, и они оба будут «выбиты» энергией, выделяющейся в процессе.

Марвин Уилэнд, исследователь докторской диссертации, руководивший экспериментом, сказал: "Только два атома не могут образовать молекулу, и для завершения химической реакции необходимо по крайней мере три атома. Мы впервые выделили этот основной процесс для проведения исследования". Мы получили подробные детали и экспериментальные результаты, которые не могли быть получены в предыдущих экспериментах с большим количеством атомных облаков. Например, исследователи могут видеть точные результаты одного процесса и наблюдать новый процесс, и должны сказать, что такие исследования приветствуются.

В то же время Марвин Уэлленд добавил, что до сих пор такие детали не наблюдались во многих атомных экспериментах. Изучая на молекулярном уровне, удалось больше узнать о том, как атомы сталкиваются и реагируют друг с другом. По мере развития технологий эта технология может обеспечить способ создания и контроля отдельных молекул определенных химических веществ.

Такое наблюдение на молекулярном уровне позволяет глубже понять, как атомы сталкиваются и как они взаимодействуют и оно может предоставить способ для создания и контроля отдельной молекулы определенного химического вещества, а также обеспечит путь для будущих компьютеров и интернет-технологий. 

Стоит отметить, что, хотя исследователи предложили механизмы, объясняющие эту разницу, они также подчеркнули необходимость дальнейшего развития теории в этой области экспериментальной квантовой механики.