​Сотрудники Томского государственного университета выяснили, что, изменяя форму волны электрона, можно контролировать его внутренние характеристики. Теперь ученые смогут создавать пучки частиц, которые будут полезны при определении электромагнитных свойств разных материалов. Работа проходила в рамках проекта, поддержанного Российским научным фондом (РНФ) в рамках Президентской программы исследовательских проектов, а ее результаты опубликованы в журнале Physical Review A.

В классической (неквантовой) картине мира электрон или любая другая частица – это очень маленький заряженный шарик. В квантовой же картине мира электрон -– пространственно протяженный объект, который называется волной де Бройля. В таком случае у самого электрона формы нет: он и не плоский, и не сплюснутый, а представляет собой волну вероятности. Она имеет какую-то форму, но не имеет границ: у электрона есть центр, но он нигде не заканчивается, так как волна заполняет всю Вселенную. Волны, как электромагнитные, так и де Бройля, бывают разных видов: сферические, плоские, цилиндрические. Ученые могут менять их форму, например, с помощью линзы. При этом можно контролировать некоторые внутренние свойства самого электрона.

«В своей работе мы теоретически показываем, что, меняя форму волны электрона или, что то же самое, его квантовое состояние, можно задавать некоторые внутренние характеристики частицы», — рассказал один из авторов статьи Дмитрий Карловец, руководитель проекта, кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник Томского государственного университета.

Авторы выяснили, что таким образом можно контролировать магнитный дипольный момент электрона, который характеризует взаимодействие электрона с магнитным полем, и электрический квадрупольный момент, который показывает, насколько отличается распределение электрического заряда электрона от идеально сферического. Раньше ученые считали, что эти внутренние характеристики электрона связаны только с его спином и «сферичностью»: чем «круглее» электрон, тем ближе к нулю значение его квадрупольного момента. Однако авторы статьи доказали, что эти свойства задаются в том числе квантовым состоянием самого электрона, то есть формой волны де Бройля. Это значит, что моменты электрона — не фундаментальные характеристики, они зависят в том числе от того, как именно экспериментатор настроит электронный пучок. Специалисты, работающие на электронных микроскопах, уже умеют это делать.

«У нашего исследования есть как фундаментальные, так и практические приложения. Например, можно создавать пучки электронов и других частиц с заранее заданными характеристиками и использовать их в разных экспериментах в физике частиц, атомной и ядерной физике, космологии и других науках», — добавил Дмитрий Карловец. Он также отметил, что созданные пучки частиц можно будет использовать, чтобы эффективнее определить электромагнитные свойства разных материалов, в том числе искусственных метаматериалов со сложными свойствами, которые определяются не столько комбинацией элементов, сколько искусственно подобранной и созданной внутренней структурой.

Источники

Российские ученые научились изменять и контролировать свойства электрона
ТАСС, 18/02/2019
Физики из России выяснили, как можно поменять свойства электрона
РИА Новости, 18/02/2019
Российские ученые научились изменять и контролировать свойства электрона
Hi-tech@Mail.Ru, 18/02/2019
Российские ученые научились изменять и контролировать свойства электрона
Новости@Rambler.ru, 18/02/2019
Физики из России выяснили, как можно поменять свойства электрона
Новости@Rambler.ru, 18/02/2019
Российские ученые нашли способ изменить свойства электрона: Яндекс.Новости
Яндекс.Новости (news.yandex.ru), 18/02/2019
Найден способ изменить свойства электрона
Индикатор (indicator.ru), 18/02/2019
Найден способ изменить свойства электрона
Новости@Rambler.ru, 18/02/2019
Найден способ изменить свойства электрона
SMIonline (so-l.ru), 18/02/2019
Российские ученые научились изменять и контролировать свойства электрона
Международная академия информатизации (academy.kz), 18/02/2019
Физики из России выяснили, как можно поменять свойства электрона
Русский переплет (pereplet.ru), 18/02/2019
Российские ученые нашли способ изменить свойства электрона
Политгид (polit-gid.ru), 18/02/2019
Физики из России выяснили, как можно поменять свойства электрона
News2 (news2.ru), 18/02/2019
Российские ученые нашли способ изменить свойства электрона
Новости@Rambler.ru, 18/02/2019
Физики из России выяснили, как можно поменять свойства электрона
3news.ru, 18/02/2019
Российские ученые нашли способ изменить свойства электрона
Газета.Ru, 18/02/2019
Физики из России выяснили, как можно поменять свойства электрона - новости на сегодня 18.02.2019
News2world.net, 18/02/2019
Российские ученые объяснили, как менять характеристики электронов
AB-News.ru, 18/02/2019
Физики из России выяснили, как можно поменять свойства электрона
Profi-news.ru, 18/02/2019
Найден способ изменить свойства электрона
Новости России и Мира (novostidny.ru), 18/02/2019
Российские физики придумали, как поменять свойства электрона
ИА Амител (amic.ru), 18/02/2019
Российские физики придумали, как поменять свойства электрона
123ru.net, 18/02/2019
Российские физики придумали, как поменять свойства электрона
Gorodskoyportal.ru/barnaul, 18/02/2019
Российские физики придумали, как поменять свойства электрона
Mirtesen.sputnik.ru, 18/02/2019
Найден способ изменить свойства электрона
Novostival.ru, 18/02/2019
Найден способ изменить свойства электрона
Новости@Rambler.ru, 18/02/2019
Российские ученые нашли способ изменить свойства электрона
Teneta news (teneta.ru), 18/02/2019
Ученые показали, как можно поменять свойства электрона - Хайтек
Hightech.fm, 18/02/2019
Найден способ изменить свойства электрона
Wi-Fi.ru Санкт-Петербург (spb.wi-fi.ru), 18/02/2019
Найден способ изменить свойства электрона
Wi-fi.ru, 18/02/2019
Физики из России выяснили, как можно поменять свойства электрона
RepeatMe.ru, 18/02/2019
Найден способ изменить свойства электрона
Kyivweekly.com, 19/02/2019
Физики из России выяснили, как можно поменять свойства электрона
Forbes Kazakhstan (forbes.kz), 18/02/2019
Российские ученые научились изменять и контролировать свойства электрона
GisProfi (gisprofi.com), 19/02/2019
Найден способ изменить свойства электрона
TOP NEWS (mytopnews.ru), 19/02/2019
Найден способ изменить свойства электрона
Nanonewsnet.ru, 20/02/2019
Найден способ изменить свойства электрона
Nagg.in.ua, 20/02/2019
Российские ученые научились изменять и контролировать свойства электрона
Российский научный фонд (рнф.рф), 20/02/2019
Российские физики придумали, как поменять свойства электрона
ИА Атмосфера (asfera.info), 25/02/2019
Исследователи ТГУ выяснили, что характеристики электрона можно менять, манипулируя формой его волны
Научная Россия (scientificrussia.ru), 01/03/2019

Похожие новости

  • 21/06/2019

    Томские ученые создали новый сплав с памятью формы, который превзошел никелид титана

    ​Ученые лаборатории физики высокопрочных кристаллов СФТИ ТГУ в рамках совместного гранта РНФ и Немецкого научно-исследовательского сообщества (DFG) разработали новый сплав с памятью формы. По функциональным характеристикам он превосходит никелид титана – лидера среди материалов, способных восстанавливать свою форму при нагреве после высоких внешних нагрузок.
    359
  • 11/02/2019

    Ученый из ТПУ: хочется создавать что-то реальное

    ​В 2018 году грантом Российского научного фонда был поддержан проект ассистента Научно-образовательного центра И.Н. Бутакова Максима Пискунова «Устойчивое к условиям низких температур вододизельное микроэмульгированное топливо».
    401
  • 31/07/2019

    Ученые создали первые отечественные синие светодиоды для дисплеев

    ​Физики Томского государственного университета (ТГУ) на основе дешевых материалов создали синие органические светоизлучающие диоды (OLED - organic light emitting diode), которые необходимы для создания дисплеев телефонов и телевизоров.
    255
  • 09/01/2018

    Томские радиофизики разрабатывают новый метод ультразвуковой 3D-печати

    Радиофизики ТГУ создали установку для левитации мелких частиц, в частности, пенопласта, в акустическом поле. На основе этой технологии к 2020 году они должны разработать новый метод ультразвуковой 3D-печати, который может быть применим для химически агрессивных растворов или веществ, разогретых до высоких температур.
    800
  • 20/08/2019

    Физики из Франции, США и РФ изучат формирование и спектры озона

    Команда физиков из Франции, США, и России (Томск, ТГУ) исследует механизмы формирования и распада озона (O3), его характеристики и свойства на молекулярном уровне при взаимодействии с радиацией. Полученные результаты помогут осуществлять контроль качества озонового слоя, который участвует в формировании атмосферы и климата Земли, влияет на качество воздуха, охраняет планету от жесткого ультрафиолетового излучения.
    235
  • 12/03/2019

    ТГУ разработает новые катализаторы для ресурсосберегающей энергетики

    Проект международного научного коллектива лаборатории каталитических исследований ТГУ получил поддержку Российского научного фонда на разработку новых катализаторов для усовершенствования существующих каталитических технологий и создание технологических решений нового поколения.
    352
  • 21/01/2019

    Томские радиофизики создают систему ранней диагностики рака молочной железы

    ​Радиофизики ТГУ разрабатывают устройство, которое будет способно на ранней стадии выявлять рак молочной железы, а также проводить неинвазивную диагностику крови и заболеваний внутренних органов с помощью радиоволн.
    985
  • 07/03/2019

    Ученые Томска разрабатывают морозостойкое горючее на основе дизельного топлива и воды

    ​Группа ученых научно-образовательного центра И. Н. Бутакова Национального исследовательского Томского политехнического университета (ТПУ) разрабатывает топливо, не теряющее эффективности в условиях низких и отрицательных температур.
    427
  • 08/05/2019

    Ученые ТПУ и Италии исследуют новые композитные материалы на основе сахарного тростника

    ​Ученые Томского политехнического университета вместе с коллегами из Италии, Канады и Германии изучили теплофизические характеристики образцов новых композиционных материалов из органических волокон на основе сахарного тростника.
    440
  • 05/03/2018

    ​Ученые ТГУ создали алгоритм для расчета фотофизических и люминесцентных характеристик молекул

    ​Ученые кафедры оптики и спектроскопии физического факультета ТГУ с коллегами из Швеции и Финляндии создали алгоритм для расчета фотофизических и люминесцентных характеристик молекул. Благодаря этому алгоритму можно вычислять оптические, люминесцентные (светимость, квантовый выход флуоресценции) свойства молекул и веществ с использованием высокоточных методов квантовой химии.
    1068