Для современных ученых-физиков крайне важно своими глазами увидеть субатомные частицы. До этого ученые могли сфотографировать тени атома и электрона. Однако сделать фотоснимок самого атома, а не какой-либо его частицы, оказалось весьма трудной задачей, даже если использовались самые высокотехнические устройства.
Все дело в том, что по законам квантовой механики, нельзя с одинаковой точностью определить все свойства субатомной частицы. Данный раздел теоретической физики базируется на принципе неопределенности Гейзенберга, согласно которому невозможно с одинаковой точностью измерить координаты и импульс частицы — точные измерения одного свойства непременно изменят данные о другом.
По этой причине, вместо того чтобы определять местонахождение (координаты частицы), приверженцы квантовой теории предлагают измерить так называемую волновую функцию.
Принцип работы волновой функции построен так же, как и звуковой волны. Вся разница в том, что математическое описание звуковой волны способно определить то, как движутся в воздухе молекулы в определенном месте. Благодаря волновой функции можно описать вероятность появления частицы в том или ином месте по уравнению Шрёдингера.
Измерить волновую функцию - непростая задача, так как прямые наблюдения способны привести к её коллапсу, но физики-теоретики могут примерно предсказать её значения.
Экспериментально осуществить измерение всех параметров волновой функции можно только тогда, если она будет собрана из отдельных разрушающих измерений, проведённых на полностью идентичных системах атомов или молекул.
Физики из голландского исследовательского института AMOLF продемонстрировали новый метод, который не требует никаких «перестроек», и опубликовали результаты своей работы в журнале Physical Review Letters. Их методика базируется на гипотезе 1981 года трёх советских физиков-теоретиков, а также на более поздних исследованиях.
Во время эксперимента команда учёных направила два лазерных луча на атомы водорода, которые были помешены в специальную камеру. В результате такого воздействия электроны покинули свои орбиты с той скоростью и в том направлении, которые определялись их волновыми функциями. Сильное электрическое поле в камере, где находились атомы водорода, направило электроны на определённые части планарного (плоского) детектора.
