Физики из Австрии и Великобритании впервые проследили за распределением положительного заряда в капле жидкого гелия и сфотографировали процесс электронным микроскопом. Эксперимент позволил визуализировать модель атома Джозефа Томсона, сообщает ТАСС со ссылкой на пресс-службу Инсбрукского университета.
Профессор Инсбрукского университета Пол Шейер пояснил, что капли сверхтекучего гелия служат чистой и холодной средой, где тысячи зарядов распределяются при минимальном внешнем воздействии. Для наблюдений ученые пометили заряды золотыми наночастицами и отслеживали испарение гелиевых капель.
Джозеф Томсон сформулировал одну из первых моделей атома в 1904 году. Согласно его представлению, атом состоял из сферического облака положительного заряда, внутри которого равномерно находились нейтрализующие его электроны. Позднее эту модель опровергли, однако математическая задача равномерного распределения заряда по поверхности идеальной сферы или внутри нее остается нерешенной.
Для практического воспроизведения модели ученые сформировали микроскопические капли сверхтекучего гелия и охладили их почти до абсолютного нуля. Затем скопления благородного газа пропускали через электронный пучок и емкость с парами золота.
Проникая в гелиевую каплю, атомы металла объединялись в наночастицы примерно по 700 атомов и притягивались к скоплениям электрического заряда. В результате возникал слепок из золотых наночастиц, отражавший расположение зарядов на поверхности и внутри капли.
С помощью таких слепков исследователи воспроизвели распределение от пяти до трех дюжин электронов и сопоставили результаты с математическими расчетами. Для небольшого числа носителей заряда данные совпали, подтвердив возможность использования подобных структур при поиске закономерностей поведения зарядов в аналогах атома Томсона.