15.06.2007

Ученые получили изображение электрона

До недавних пор считалось, что движение электрона, имеющего столь ничтожную массу и такие малые размеры, что его огибает световая волна, увидеть невозможно. Однако Хамфри Мэрис (Humphrey Maris) и Вэй Го (Wei Guo), физики из университета Брауна (Brown University), провели несложный эксперимент, показавший, что в этом нет ничего фантастического.

Когда электроны перемещаются в жидком гелии, находящемся в определённых условиях при сверхнизких температурах, вокруг них формируются пузырьки. Это связано с тем, что электрон, обладая определённой энергией, отталкивает атомы гелия, и в результате вокруг него образуется микроскопическая сфера.

Учёные решили воспользоваться этим фактом и зафиксировать движение электронов, выдающих себя таким образом.

Так как величина пузырька невелика - всего 4 нанометра, то увидеть его невозможно. Поэтому было решено подвести дополнительную энергию в виде звуковых волн, за счёт которой должно происходить дополнительное расширение пузырьков.

А чтобы сделать картину более наглядной и легко регистрируемой, экспериментаторы использовали слабое стробоскопическое освещение, работавшее в темноте.

Затем исследователи взяли обычную видеокамеру, позволяющую делать съёмки в режиме почти полного отсутствия освещённости (super night mode), при котором можно фиксировать порции света всего в 2 тысячи фотонов.

Сначала в качестве источника электронов хотели использовать радиоактивный материал. Но вскоре оказалось, что достаточное для наблюдений количество электронов из-за эмиссии срывается с источника звука, нагревающегося во время работы.

В результате съёмки получились кадры, на которых хорошо было видно перемещение электронов, точнее, пузырьков, окружающих их. Часть из них двигалась по относительно ровным линиям, а часть - по заметно отклоняющимся.

Такие искажения Мэрис и Го объяснили наличием завихрений, возникающих в жидком гелии. Так что, по словам исследователей, в результате данного опыта удалось визуализировать эти самые завихрения, то есть сделать то, что до сих пор также считалось невозможным.

Источники:

1. MEMBRANA