继丹麦著名物理学家尼尔斯•波尔在近一个世纪前提出氢原子模型后，美国莱斯大学物理学家领导的研究小组7月1日表示，他们成功地获得了直径接近1毫米、与波尔的经典力学原子模型极其相似的超大原子。相关研究工作发表在《物理评论快报》（PRL）上。

 

1913年，波尔首次创立了原子理论模型，他认为电子围绕着原子核进行圆周运动，如同行星环绕恒星飞行。波尔的模型引导人们更深入地认识了原子的化学和光学特性，他本人也因此在1922年获得诺贝尔奖。然而，波尔模型中关于电子在原子核周围分离轨道上进行环绕运动的观点最终被量子力学理论所取代，后者揭示电子并不具有精确的位置，而是呈现类似波动状态的分布。

 

研究小组负责人、莱斯大学物理学和天文学教授巴里•邓宁表示，在足够大的原子系统中，原子量级的量子效应能够转变为波尔模型阐述的经典力学。他和小组成员利用处于高激发态的里德伯原子和一系列脉冲电磁场，通过操纵电子的运动，让电子出现了像行星围绕恒星那样在原子核周围进行圆周运动的状态。

 

实验中，研究人员首先使用激光器光波照射钾原子，让其处于高激发态。然后利用精细设计的一系列短电子脉冲来诱导原子形成一个精确的稳定构造，这时点状“固定”电子在远离原子核的轨道上绕核做圆周运动。研究人员表示，事实上这种状态的原子体积非常巨大，其直径接近1毫米。

 

测量显示，呈“固定”状态的电子在多个轨道上，其行为同经典粒子所描述的十分类似。邓宁认为，他们的研究工作无论是对未来计算机的开发还是对经典和量子混沌学的研究，均具有潜在应用价值。

 

该研究得到了美国科学基金会、能源部和奥地利科学家基金会等机构的支持。（来源：科技日报 毛黎）