Gambar pertama dari struktur orbital hidrogen yang diambil di laboratorium

Gambar di atas adalah terobosan yang indah dari paradigma ilmiah. Ini adalah catatan yang berasal dari pengamatan langsung atom hidrogen. Untuk mencapai prestasi tersebut, para peneliti yang terlibat dalam proyek ini menggunakan alat baru yang disebut mikroskop kuantum - yang, seperti namanya, memungkinkan pandangan sekilas kerajaan kuantum fuzzy.

Untuk mulai menerjemahkan "keilmiahan" sedikit dari hal baru, "struktur orbital" berarti ruang yang ditempati oleh inti atom dan elektronnya - atau "elektron", khususnya yang mempertimbangkan hidrogen. Apa yang membuat prestasi ilmiah gambar yang membuka teks ini menjadi mungkin juga menjawab untuk jargon ilmiah: itu adalah "fungsi gelombang".

Ini adalah fungsi matematika yang digunakan untuk mencoba memahami kekacauan kuantum yang indah. Nilai-nilai yang diperoleh dengan demikian berhubungan dengan perilaku partikel subatomik dalam ruang dan waktu. Pada kesempatan khusus, ini adalah perangkat yang digunakan para ilmuwan - seperti persamaan Schrödinger - untuk menggambarkan keadaan subatomik, menghasilkan hasil yang kompleks dan grafik keruh yang tak terhitung jumlahnya.

Rekor langsung pertama

Namun, pencapaian besar dari gambar yang membuka teks ini adalah kemampuan untuk benar-benar mengamati fungsi gelombang - di luar banyak angka dan teori, setidaknya. Sementara menentukan posisi pasti dari sebuah elektron mirip dengan mencoba menangkap awan nyamuk dengan satu tangan - semacam ketidakkonsistenan kuantum, pada kenyataannya - adalah mungkin untuk memahami seluruh keadaan kuantum berdasarkan kesimpulan statistik.

Sumber Gambar: Reproduksi / Fisika

Namun, ini membutuhkan alat yang mampu melakukan berbagai pengukuran pola gelombang dari waktu ke waktu. Namun, tantangannya tetap ada: bagaimana cara meningkatkan gambar yang direkam berdasarkan keadaan kuantum partikel subatom? Menurut para ilmuwan, di situlah mikroskop kuantum masuk.

Elektron yang diproyeksikan

Penemuan ini menggunakan fotoionisasi mikroskopis untuk secara langsung memvisualisasikan struktur atom. Dalam sebuah posting di Physical Review Letters, Aneta Stodolna dari FOM Institute for Atomic and Molecular Physics menjelaskan bagaimana ia dan timnya dapat memahami struktur nodal dari atom hidrogen - yang ditempatkan di medan listrik statis.

Prosesnya melibatkan peluncuran pulsa laser pada atom, yang menyebabkan elektron terionisasi melarikan diri dan mengikuti lintasan tertentu menuju detektor dua dimensi. Tentu saja, ada banyak jalur yang dapat diambil elektron sebelum mencapai titik detektor yang sama. Menurut Stodolna, ini menghasilkan pola interferensi yang mencerminkan struktur nodal fungsi gelombang.

Akhirnya, untuk menyelesaikan catatan, para peneliti menggunakan lensa elektrostatik yang mampu meningkatkan proyeksi yang diperoleh dari elektron sebanyak 20.000 kali. Untuk masa depan, para peneliti bermaksud menggunakan teknologi yang sama untuk memverifikasi reaksi atom di dalam medan magnet.