Sciencemag.cz
Doporučujeme
Albert Einstein dostal Nobelovu cenu nikoliv za teorii relativity, ale za vysvětlení fotoelektrického jevu. Při tomto jevu fotony dokáží vyrazit elektrony z atomového obalu kovu, a vyvolat tak emisi elektronů. Energie elektronů (energetické hladiny elektronů v atomu) jsou kvantovány, čili fotony musí nést určitou minimální energii, aby mohly fotoelektrický jev v dané látce vůbec vyvolat.
Už v Einsteinově době se řešila otázka, co se stane s hybností fotonu – jinak řečeno, vzhledem k zákonu zachování hybnosti ji převezme elektron, nebo zbytek atomu, nebo se o ni nějak podělí? V minulosti ale neexistovaly měřicí aparatury dostatečně přesné na to, aby mohly poskytnout odpověď.
Fyzikové z Goethovy univerzity ve Frankfurtu a Mohuči nyní zkonstruovali speciální spektrometr s velmi vysokým rozlišením a s jeho pomocí získali odpověď. Přístroj je 3 metry dlouhý a 2,5 metru vysoký, výkonný laser zde vyráží elektrony z atomů argonu a v dlouhé trubici se přesně měří jejich hybnost.
Výsledek autoři výzkumu přirovnávají k tomu, co se děje s plachtou lodi, když se do ní opírá vítr. Dokud je plachta součástí lodi, hybnost větru získává loď. Jakmile se plachta začne při příliš silném větru uvolňovat, hybnost/energie větru se přenese na plachtu a na rychlost, kterou odletí. Jenže v kvantovém světě je všechno trochu složitější. Elektron jakoby dopředu „ví“, že se uvolní, a sebere si i třetinu hybnosti, která by podle příměru s plachtou měla přejít na atomové jádro. Do hry přitom vstupují další kvantové jevy, jako je tunelování.
A. Hartung et al, Magnetic fields alter strong-field ionization, Nature Physics (2019). DOI: 10.1038/s41567-019-0653-y
Zdroj: Goethe University Frankfurt am Mainz/Phys.org a další
