Czym jest atomowe tornado?

Atomowe tornado – naukowcy stworzyli coś niezwykłego

Fizycy stworzyli pierwsze w historii „atomowe tornado”. Tworzą je atomy helu o właściwościach, które nie zostały jeszcze w pełni poznane.

Mechanika kwantowa znów pozwoliła na stworzenie czegoś „niemożliwego”. Tym razem mowa o wirującej wiązce atomów helu, którą naukowcy określają mianem „atomowego tornado”. Porusza się ono w tajemniczy sposób dzięki tzw. orbitalnemu momentowi pędu. Naukowcy uważają, że rotacja atomów może nadać wiązce dodatkowych właściwości magnetycznych.

Jedną z możliwości jest to, że może to również zmienić magnetyczny moment dipolowy, który sprawia, że cząsteczka działa jak maleńki magnes sztabkowy.

Yair Segev, fizyk z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley

Tornado inne niż wszystkie

Już na lekcjach fizyki w szkole podstawowej można dowiedzieć się, że ujemnie naładowane elektrony krążą wokół dodatnio naładowanego jądra atomowego. Atomy te można wprawić w ruch, a tempo rotacji chmury elektronowej i jądra atomowego nie jest taki sam. Ta pierwsza obraca się szybciej od drugiego. Powstają różne przeciwstawne prądy elektryczne. To może powodować nowe efekty magnetyczne (zgodnie z prawem indukcji magnetycznej Faradaya).

„Atomowe tornado” udało się stworzyć dzięki przepuszczeniu wiązki atomów helu przez siatkę dyfrakcjyjną ze szczelinami o średnicy 600 nm. Zgodnie z zasadami mechaniki kwantowej, atomy mogą zachowywać się jak cząstki, ale także jak fale (dualizm korpuskularno-falowy). Wiązka atomów helu przechodząca przez siatkę dyfrakcyjną zakrzywiała się tak mocno, że za nią miała postać wiru.

Takie „tornado” dotarło do detektora, który wykazał, że składa się ono z wielu rozproszonych wiązek o różnych momentach pędu.

Orbitalny moment pędu nadany atomom wewnątrz spiralnej wiązki zmienia również kwantowe mechaniczne reguły wyboru, które określają, jak wirujące atomy będą oddziaływać z innymi cząsteczkami.

Yair Segev

Naukowcy przewidują, że wykryta wiązka może stać się kandydatem dla nowego typu mikroskopu, który będzie w stanie zajrzeć do niezbadanych struktur subatomowych. Konieczne są dalsze badania, a szczegóły poznacie w Science.