El átomo de hidrógeno y su forma peculiar

Dice el Libro de Urantia:

(474.4) 42:4.14 La cantidad de energía tomada o dada cuando se modifican las posiciones electrónicas u otras es siempre un «quantum» o un múltiplo del mismo, pero las dimensiones de las estructuras materiales correspondientes determinan totalmente la conducta vibratoria u ondulada de dichas unidades de energía. Estos picos de energía ondulada tienen un diámetro 860 veces mayor que los ultimatones, electrones, átomos u otras unidades que así actúan. La confusión sin fin que acompaña la observación de la mecánica en ondas de la conducta cuántica se debe a la superimposición de las olas de energía: dos crestas pueden combinarse para hacer una cresta de doble altura, mientras que una cresta y una depresión pueden combinarse, produciendo de este modo una cancelación mutua.

Primera imagen real de un átomo de hidrógeno

Omicrono el 27/05/2013 a las 20:33

Para capturar la imagen, los investigadores utilizaron un nuevo microscopio cuántico (quantum) - un nuevo dispositivo increíble que literalmente permite a los científicos miran hacia el reino cuántico (quantum).
La imagen que estáis viendo, justo encima de este texto, es nada más y nada menos que la primera imagen real del orbital de un electrón de un átomo (en este caso de hidrógeno), una de las estructuras más básicas de la materia y sin la cual nada existiría tal y como es ahora. Pero, a pesar de su tremenda importancia y de toda la investigación que hay alrededor de ellos, nunca se había conseguido ver una tal y como es, debido a las propiedades de la física cuántica, según la cuál se rigen las partículas subatómicas. No voy a entrar en detalles sobre ella (puesto que daría para una serie entera de artículos, y no precisamente cortos), pero quedaos con que la posición no viene determinada por dónde está realmente dicha partícula, sino por dónde es probable que esté. Es por esto que no se ha podido observar directamente el orbital hasta que se ha conseguido inventar un tipo de microscopio capaz de medir y de tratar estadísticamente en tiempo real los datos que obtiene.

                                                                 Tres Circulos Concentricos!


Aneta Stodolna, del instituto holandés AMOLF e investigadora del proyecto, explicó en la revista Physical Review Letters como funciona este detector: se sitúa el átomo de hidrógeno en un campo electrostático y se le aplican pulsos láser que hacen que el átomo se ionice y suelte electrones, que después de seguir una determinada trayectoria terminan llegando al detector 2D que han desarrollado. Repitiendo muchas veces la medida y analizando los distintos caminos seguidos por el electrón para llegar a un mismo punto obtenemos patrones de intereferencias que representan la función de onda que buscábamos.

Finalmente, os dejo con unos ejemplos más de imágenes que han conseguido captar con esta técnica: en la columna central podéis observar los resultados de las medidas realizadas por el equipo del AMOLF, mientras que en la columna de la derecha aparecen los resultados de la ecuación de onda de Schrödinger para este caso concreto, que representa la parte teórica de cómo es el orbital.

Imagen: Ejemplos de cuatro estados de hidrógeno atómico.  La columna del medio muestra las mediciones experimentales, mientras que la columna de la derecha muestra los cálculos de la ecuación de Schrödinger dependientes del tiempo - y coinciden bastante bien.

Si queréis conocer los resultados con más detalle, podéis consultar el artículo original publicado en la Physical Review Letters en este enlace.