Теория относительности объяснила притягательность золота

Физики детально изучили влияние состава проводов толщиной в атом на электрические и механические свойства получаемых изделий. Оказалось, что в случае тяжелых ядер необходимо учитывать эффекты специальной теории относительности: расстояние, на котором атомы золота начинают притягиваться, невозможно правильно вычислить без учета теории Эйнштейна. Две работы на эту тему опубликованы коллективом из Испании в журналах Physical Review.

Специальная теория относительности Эйнштейна описывает отклонения от классической механики в случае движения с большими скоростями. Ее эффекты заметны уже при точных измерениях на спутниках, но наиболее сильно они проявляются при приближении к скорости света. Обычно теорию относительности приходится учитывать только в контексте космических процессов, но и в микромире есть место большим скоростям: электроны в атомах, в особенности на низких орбитах у тяжелых ядер, должны перемещаться с впечатляющей прытью.

В новой работе физики выяснили, что специальная теория относительности определяет, на каком расстоянии начинают действовать межатомные силы. «Удивительно обнаруживать, как специальная теория относительности влияет на окружающие нас каждый день процессы, например, при соприкосновении двух тел, — говорит один из авторов работ Карлос Унтидт. — Мы доказали, что из-за такого эффекта тяжелые элементы, такие как золото, оказывают влияния на бо́льшем расстоянии, чем можно было бы предположить, не учитывая теорию относительности. Это может оказаться чрезвычайно важным для количественного понимания того, как формируются молекулярные связи между атомами».

Ученые подносили электрод с одним атомом на конце к другому такому же и измеряли силу взаимодействия между ними. Оказалось, что золотые электроды начинают притягиваться намного раньше, чем серебряные или медные. Компьютерное моделирование позволило выяснить, что именно релятивистские эффекты ответственны за наблюдаемый феномен. Таким образом удалось показать влияние теории относительности на механические свойства металлов на микроскопическом уровне.