Исследователи Института ядерной физики Макса Планка (Max Planck Institute for Nuclear Physics) впервые смогли получить изображение движущейся молекулы водорода.

Обыкновенная световая оптика не подходит для фотографирования молекул водорода: их размер в 5 тысяч раз меньше длины волны видимого света. Это значит, что волны просто будут «обходить» молекулы, не отражаясь от них.

Чтобы решить эту проблему, исследователи воспользовались другим методом работы.

Они изучили систему из двух молекул дейтерия ("тяжёлого водорода"), которые облучали высокочастотным лазером.

В результате воздействия первого импульса произошёл отрыв электрона от одной из молекул, и она отодвинулась в сторону, начав колебаться вокруг точки с другой координатой. К тому же из-за полученного импульса у молекулы началось вращательное движение.

После второго импульса электрон оторвался от второй молекулы. Так как обе они оказались заряженными, молекулы резко оттолкнулись друг от друга. Измеряя энергию взаимодействия, исследователи определили расстояние между молекулами, а при компьютерной обработке этих данных было получено графическое изображение.

Меняя интервал между импульсами, учёные смогли получить различные изображения расположения молекул. Серия таких снимков составила «молекулярный фильм», который может дать некоторое представление о динамике молекул.

Получившаяся картина колеблющихся ядер оказалась эквивалентной динамике волнового пакета, который первоначально существует как целостное образование, затем «расплывается», а через какое-то время снова «восстанавливается».

К примеру, в эксперименте, длившемся 800 фемтосекунд (фемтосекунда равна 10-15 секунды), примерно на 100-й фемтосекунде изображение начало расплываться, а через 400 — снова стало четким. При этом в ходе опыта использовались лазерные импульсы с частотой 0,3 фемтосекунды.

В дальнейших исследованиях такого рода ученые планируют выяснить, при каких условиях будет сохраняться модель волнового пакета, а также провести ряд аналогичных экспериментов с более крупными молекулами.

«Мembrana»