Середа, 28 жовтня 2026
Час в Україні: 11:20
USD 45.60 ↑ +0.06
EUR 50.85 ↓ -0.10
PLN 11.55 ↓ -0.02
Столітню математичну задачу Томсона вперше відтворили фізично — за допомогою золота й рідкого гелію
Фізики з Інсбруцького університету відтворили задачу Томсона 1904 року в реальному експерименті з гелієм і золотом — результати збіглися з теоретичними передбаченнями.
28.10.26
Автор: 
Редакція ДЕПЕША

Дослідники з Інсбруцького університету під керівництвом Пола Шаєра вперше реалізували абстрактну проблему Томсона в лабораторному експерименті: використавши нанокраплі надплинного гелію та наночастинки золота, вони зафіксували точне розташування електричних зарядів на сферичній поверхні.

Проблему Томсона сформульовано ще 1904 року: коли однакові електричні заряди опиняються на замкненій сферичній поверхні, вони прагнуть розташуватися так, щоб взаємне відштовхування було мінімальним. Концептуально ідея проста, але з кожним новим зарядом обчислювальна складність задачі різко зростає. Свого часу її запропонував нобелівський лауреат Джозеф Джон Томсон у рамках першої моделі атома — так званої моделі «пудингу». 1998 року математик Стівен Смейл включив цю задачу до переліку 18 найважливіших математичних проблем XXI століття під номером 7. Її розв'язання має значення для розуміння будови фулеренів, вірусних оболонок і колоїдних структур.

Команда Пола Шаєра з кафедри іонної та прикладної фізики Інсбрукського університету знайшла спосіб перевести цю абстракцію в площину реального експерименту. Вчені отримали нанокраплі надплинного гелію за температури -273,15°C і за допомогою електронного пучка багаторазово заряджали їх — заряди майже безперешкодно переміщувалися на поверхню крапель. Далі краплі проходили крізь пару золота: атоми металу приєднувалися до центрів зарядів, утворюючи однозарядні наночастинки приблизно з 700 атомів золота кожна.

Коли такі краплі потрапляли на сітку просвічувального електронного мікроскопа, гелій миттєво випаровувався, залишаючи золотий відбиток початкової конфігурації зарядів. Дослідники проаналізували 25 відбитків із кількістю зарядів від 5 до 36 на одну краплю — виявлені візерунки повністю збіглися з теоретично передбаченими конфігураціями найнижчої енергії.

На більших краплях радіусом до 1 мікрометра частинки золота утворювали гексагональну ґратку з ізольованими п'ятикратними дефектами. Поява таких дефектів закономірна: рівний шестикутний візерунок не може вкрити викривлену поверхню без розривів — так само як п'ятикутники є невід'ємною частиною структури звичайного футбольного м'яча.

За словами авторів, їм вдалося змінити звичну логіку взаємодії між теорією та експериментом: замість того щоб математично передбачати спостережувані явища, фізики надали природі можливість самостійно згенерувати розв'язання складної задачі. Результати опубліковано в науковому журналі Physical Review Letters.

У подальших дослідженнях вчені планують знизити швидкість руху крапель, щоб уникнути спотворень за великих зарядів, а також вивчити впорядкування зарядів на складніших викривлених поверхнях — під час обертання гелієві краплі можуть набувати несферичних форм.

Суб’єкт у сфері медіа: ТОВ "ДЕПЕША МЕДІА ГРУП" 
ЄДРПОУ: 46403078
Ідентифікатор онлайн-медіа в Реєстрі суб’єктів у сфері медіа — [вказажемо номер після реєстрації].
Онлайн-медіа «ДЕПЕША» доступне за адресою depesha.org.
Фотографії, відео, графічні матеріали та інші об’єкти авторського права належать їхнім законним правовласникам, якщо інше прямо не зазначено. Матеріали, створені редакцією «ДЕПЕША», можуть використовуватися лише з обов’язковим посиланням на першоджерело, якщо інші умови використання не зазначені окремо.
Думки авторів колонок, експертів та інших запрошених авторів можуть не збігатися з позицією редакції. Оціночні судження, прогнози та авторські інтерпретації є думкою відповідного автора.
Відповідальність за зміст рекламних матеріалів, достовірність наведених у них відомостей, а також за рекламовані товари та послуги несе рекламодавець.
Матеріали з позначками «Реклама», «Партнерський матеріал», «Спецпроєкт», «Пресреліз», «Promo» або іншими відповідними маркуваннями можуть публікуватися на комерційних умовах.
Матеріали в форматі «Новини компаній» створюються на основі інформації, наданої компаніями, організаціями або їхніми представниками, зокрема пресрелізів, офіційних повідомлень і заяв. Редакція може редагувати такі матеріали відповідно до редакційних стандартів.
При передруку матеріалів «ДЕПЕША» активне гіперпосилання на depesha.org є обов’язковим. Для інтернет-видань посилання має бути відкритим для пошукових систем та розміщуватися не нижче першого абзацу або в безпосередній близькості до використаного матеріалу.
Редакція залишає за собою право виправляти неточності, оновлювати матеріали та додавати уточнення після публікації.
© 2026 ДЕПЕША. Усі права захищені. Використання матеріалів дозволяється за умови активного посилання на depesha.org.