Группе учёных из Греции, Германии, США, Нидерландов и Франции удалось получить впечатляющие снимки отдельного атома самого лёгкого элемента – водорода. Об этом рассказывается в статье издания Physicаl Rеview Lеtters.
Вообще фотографии атомов веществ были сделаны уже сравнительно давно, но это были фотографии в основном крупных атомов, обычно металлов, например золота, платины и ряда других. На них атомы подобны по форме шарикам, причём несколько смазанным, так как фотографируемые элементарные частицы даже в твёрдых и холодных телах чрезвычайно быстро двигаются. Так что мечта древнегреческих учёных-атомистов Левкиппа и Демокрита увидеть мельчайшие частички вещества исполнилась ещё в XX веке (именно этим учёным наука обязана словом «атом»). И фотография атомов золота в своё время была действительно для физиков «золотыми россыпями» в буквальном и переносном смыслах этого слова. Но с фотографированием мелких атомов возникали проблемы.
И вот заснят атом водорода, причём достаточно хорошо видна его «анатомия», то есть внутренняя структура (ядро, конечно, не видно, но плотность электронной оболочки просматривается хорошо). Оболочка этого атома состоит из единственного электрона, который в виде облака (орбитали) окружает его ядро. А ядро атома водорода (обычно) состоит из одного-единственного протона.
Международная группа учёных получила высококачественные снимки с помощью фотоионизационного микроскопа. Распределение плотности «размазанного» электрона полностью совпадает, как и ожидали, с теоретическими расчетами. Фотография явилась одним из многочисленных подтверждений того, как именно электрон расположен в атоме. Он образует вокруг ядра облако (орбиталь), и скорее равномерно «размазан», нежели вращается вокруг ядра. Однако плотность такого облака в разных точках оболочки атома разная – где «гуще», где «жиже». Но, отрываясь от атома, электрон вновь принимает облик классической частицы.
