Еще со школы мы помним, что атом состоит из протонов и нейтронов в ядре, и электронов — в оболочке. В зависимости от числа нейтронов атомы одного элемента могут относиться к разным изотопам, а потеряв или получив электроны становятся ионами. Но как назвать атом, у которого вообще нет ядра — только пустая электронная оболочка?

Впрочем, как именно назвать подобную атомную систему, не так уж и важно, поскольку атом без ядра пока что — лишь теоретическая конструкция. Однако работающие в Германии физики Джон Бриггс (John Briggs) и Дарко Димитровский (Darko Dimitrovski) описали способ, которым можно получить эту химерическую систему. Для этого потребуется использовать аттосекундный лазер, способный испускать мощные импульсы продолжительностью порядка 10−18 с, которые в принципе способны «оторвать» электроны от атомного ядра, при этом не повредив форму и структуру самой электронной оболочки.

К слову, такой период времени меньше, чем период обращения электронов на внутренних орбитах атома. К примеру, единственный электрон водорода делает оборот вокруг ядра за 24 аттосекунды. За этот крайне маленький период импульс аттосекундного лазера должен передать довольно значительное количество энергии, большее, чем то, которое удерживает электрон на орбите. По оценке ученых, одного 10-аттосекундного импульса внушительной мощности — 1018 Вт — достаточно, чтобы сместить оболочку прочь от ядра. Отделение оболочки должно произойти за первый полупериод электромагнитной волны, при этом форма ее останется интактной.

В норме электронные оболочки, отделенные от ядра, «распадаются», теряя форму; электроны отталкиваются друг от друга и разлетаются. Однако именно краткость и мощность воздействия позволит им «остаться вместе». Поддерживает ее и второй полупериод импульсной волны, который тормозит оболочку электронов, удерживая ее в некотором удалении от ядра: вместо того, чтобы иметь в центре положительно заряженное ядро, такая система вращается вокруг общего момента импульса.

«Я бы не назвал это «атомом», — делится Джон Бриггс, — возможно, лучше подойдет «атом без ядра» или «атомное филе». При этом стоит помнить, что как только положительно заряженное ядро исчезает, отрицательно заряженные электроны тут же начинают отталкиваться друг от друга и это «филе» разваливается». Действительно, существование такой «голой оболочки» крайне непродолжительно, но измерив характеристики разлетающихся электронов, можно в принципе восстановить характеристики изначального «атомного филе».

По уверениям ученых, эта схема применима не только к водороду и более сложным атомам, но и к целым молекулам. Однако пока что проверить их выкладки на практике не позволяет главное — отсутствие аттосекундных лазеров — пределом в данный момент являются фемтосекундные лазеры, с импульсом продолжительностью 10−15 с. Впрочем, рано или поздно и такие обязательно появятся.

Некоторые неожиданные подробности строения микромира читайте в буддистско-физическом трактате «Квантовая сутра».

По публикации PhysOrg.Com