До недавних пор считалось, что движение электрона увидеть невозможно. Однако Хамфри Мэрис (Humphrey Maris) и Вэй Го (Wei Guo), физики из университета Брауна (Brown University), провели несложный эксперимент, показавший, что в этом нет ничего фантастического.
Когда электроны перемещаются в жидком гелии, находящемся в определённых условиях при сверхнизких температурах, вокруг них формируются пузырьки. Это связано с тем, что электрон, обладая определённой энергией, отталкивает атомы гелия, и в результате вокруг него образуется микроскопическая сфера.
Учёные решили воспользоваться этим фактом и зафиксировать движение электронов, выдающих себя таким образом.
Так как величина пузырька невелика – всего 4 нанометра, то увидеть его невозможно. Поэтому было решено подвести дополнительную энергию в виде звуковых волн, за счёт которой должно происходить дополнительное расширение пузырьков.
А чтобы сделать картину более наглядной и легко регистрируемой, экспериментаторы использовали слабое стробоскопическое освещение, работавшее в темноте.
Затем исследователи взяли обычную видеокамеру, позволяющую делать съёмки в режиме почти полного отсутствия освещённости (super night mode), при котором можно фиксировать порции света всего в 2 тысячи фотонов.
Сначала в качестве источника электронов хотели использовать радиоактивный материал. Но вскоре оказалось, что достаточное для наблюдений количество электронов из-за эмиссии срывается с источника звука, нагревающегося во время работы.
В результате съёмки получились кадры, на которых хорошо было видно перемещение электронов, точнее, пузырьков, окружающих их. Часть из них двигалась по относительно ровным линиям, а часть – по заметно отклоняющимся.
Такие искажения Мэрис и Го объяснили наличием завихрений, возникающих в жидком гелии. Так что, по словам исследователей, в результате данного опыта удалось визуализировать эти самые завихрения, то есть сделать то, что до сих пор также считалось невозможным.
О результатах эксперимента учёные рассказали в статье, опубликованной в «Журнале физики низких температур» (Journal of Low Temperature Physics).
Заодно узнайте о видеосъёмках других крошечных объектов — молекулы водорода и синтезирующихся белков.
