Физики впервые вычислили форму волновой функции электрона

Наши современные представления об электроне говорят, что он является одновременно и частицей, и волной. Поэтому описать его точную форму трудно, ведь в атоме он оказывается «размазан» по всей своей орбите вокруг ядра.

Но ученые из Базельского университета смогли «увидеть» форму этой частицы, для этого они использовали квантовые точки. Это наночастицы, которые состоят из полупроводников. Они настолько малы, что внутри них возможно наблюдать различные квантовые эффекты. Кроме того, квантовые точки способны люминесцировать разными цветами в зависимости от материала, из которого они сделаны. Эти наноматериалы используются, например, в экранах QLED-телевизоров.

Квантовые точки обладают рядом свойств, среди которых — способность «запирать» попадающие внутрь них частицы, например электроны. Использовав эту способность квантовых точек, ученые Базельского университет «заперли» электроны внутри точек и наблюдали, как они ведут себя в разных магнитных полях.

Таким образом, исследователи впервые смогли получить форму волновой функции электрона в квантовой точке размером менее нанометра. Это фактически и есть функция, показывающая, как выглядит частица на самом деле. Но на этом ученые не остановились: они проанализировали, как внешнее поле влияет на волновую функцию электрона, и выяснили, что тонкая настройка этого поля может менять направление движения и даже форму частицы.

Это имеет огромное значение для будущих исследований и технологий. Открытие сыграет роль в исследовании квантовой запутанности, которая возможна, только если волновые функции двух электронов ориентированы вдоль одной плоскости. Научившись управлять волновой функцией электрона, мы сможем отчасти «подчинить» себе квантовый мир.