Absorptionen af ​​individuelle elektroner optaget på video

Forskere ved Göteborgs Universitet har observeret absorptionen af ​​en enkelt elektron af en leviteret dråbe med en sådan forstørrelse, at den er synlig med det blotte øje og endda kan måles med en normal millimeterskaleret lineal.

Stof i universet er sammensat af elementære partikler som elektroner, protoner, og neutroner. De er overalt, men de er så små, at de ikke er synlige. I det sidste århundrede, fysikere har bevist eksistensen af ​​disse partikler gennem forskellige eksperimenter, men i de fleste tilfælde, observationen af ​​partiklerne har været indirekte.

Elektroner er en af ​​disse fundamentale partikler. I 1909, Robert Millikan beviste, at ladningen af ​​elektronen er kvantiseret. Med andre ord, der findes et minimum, udeleligt afgiftsbeløb. Ved at lade hundredvis af ladede dråber falde ned i et elektrisk felt og derefter udføre en statistisk analyse af deres bevægelse, han demonstrerede, at elektronens ladning er kvantiseret.

Et eksperiment med en enkelt leviteret dråbe

"Nu, vi har skabt en moderne version af dette klassiske eksperiment ved at svæve en enkelt dråbe i luften ved hjælp af en laser, " siger Javier Marmolejo, Ph.d. ved Institut for Fysik ved Göteborgs Universitet.

I dette eksperiment, kvantiseringen af ​​den elektriske ladning er direkte synlig for første gang uden avanceret udstyr eller en kompleks statistisk analyse.

"Vi fangede en dråbe ved hjælp af en laser inde i et stærkt elektrisk felt og tilføjede individuelle elektroner ved at udsætte den for alfastråling. Dråben udførte kvantiserede hop, hver gang den absorberede en eller nogle få elektroner. Ved at forstørre billedet af dråben ved hjælp af en enkelt linse , vi var i stand til at se effekten af ​​en enkelt elektronabsorption og måle springene med en lineal. Den lyse plet bevægede sig omkring en millimeter for hver absorberet elektron."

Dråben havde en diameter på 29 mikrometer, hvilket nogenlunde svarer til tykkelsen af ​​et menneskehår. På trods af dette, den indeholder omkring 3,7 x 10 ¹⁵ negativt ladede elektroner.

"Bedriften er utrolig, når man tænker på, at effekten af ​​at tilføje en enkelt elektron til en dråbe, der allerede har 3, 700, 000, 000, 000, 000 er synligt med det blotte øje."

Nu hvor det er muligt at se effekten af ​​en enkelt elektron, en ny mulighed opstår for bedre at formidle videnskab vedrørende elementære partikler til den brede offentlighed, kommenterer forskerne.