To zdjęcie pojedynczego atomu, widocznego gołym okiem.

Chcesz zobaczyć atomy? To jest obraz pojedynczego atomu, w pełni widoczny gołym okiem.

• Atomy są tak małe, że bez mikroskopu praktycznie nie da się ich zobaczyć.
• Teraz jednak nagrodzone zdjęcie atomu przedstawia pojedynczą cząsteczkę w polu elektrycznym — można ją zobaczyć gołym okiem, jeśli przyjrzysz się naprawdę uważnie.
• To atom strontu, który ma 38 protonów; Średnica atomu strontu wynosi kilka milionowych części milimetra.

Cała zwykła materia we Wszechświecie składa się z maleńkich bloków budulcowych, zbyt małych, aby można je było zobaczyć gołym okiem. Ale my, ludzie, nie pozwolilibyśmy, aby ograniczenia fizyczne naszych oczu powstrzymały nas przed patrzeniem na rzeczy, które chcemy zobaczyć, prawda?

Przełom w obrazowaniu atomów ma znaczenie i zastosowanie w fizyce i inżynierii, dając nam niezwykłą możliwość badania struktury atomu w wysokiej rozdzielczości i w trzech wymiarach. Możemy to wykorzystać w wielu dziedzinach, od nauki o materiałach po komunikację kwantową.

Zgodnie z definicją atom jest podstawową jednostką materii zawierającą centralne jądro otoczone chmurą elektronów o ładunku ujemnym. Atomy są naprawdę małe, ich średnica wynosi zaledwie kilka dziesiątych nanometra. W rzeczywistości są one tak małe, że nie można ich zobaczyć gołym okiem, nawet przy użyciu najnowocześniejszych mikroskopów.

Jednakże ostatnio opublikowane zdjęcie przedstawia kształt atomu unoszącego się w polu elektrycznym. Jest on na tyle „duży”, że można go zobaczyć gołym okiem bez potrzeby używania jakiegokolwiek mikroskopu.

To niesamowite zdjęcie należy do fotografa Davida Nadlingera i nosi tytuł „Pojedynczy atom w pułapce jonowej” . Zdjęcie to, które również wygrało konkurs fotografii naukowej organizowany przez brytyjską Radę ds. Badań Naukowych i Inżynieryjnych, przedstawia kształt pojedynczego atomu strontu zanurzonego w silnym polu elektrycznym i poddanego działaniu wiązki lasera, w wyniku czego atom zaczyna emitować światło.

Chociaż pojedynczy atom strontu na tym zdjęciu jest widoczny gołym okiem, na pewno trzeba będzie wysilić wzrok i przyjrzeć się uważnie, żeby go zobaczyć. Jeśli przyjrzysz się uważnie środkowej części zdjęcia, dostrzeżesz małą, bladą, niebieską kropkę. To atom strontu oświetlony niebiesko-fioletowym laserem.

Stront został wybrany jako „główny bohater” zdjęcia ze względu na wielkość atomu tego pierwiastka ziem alkalicznych. Liczba atomowa strontu wynosi 38 protonów, a średnica atomu strontu wynosi kilka milionowych części milimetra. Zwykle jest to zbyt mały rozmiar, aby dało się go zobaczyć gołym okiem, jednak naukowcy zastosowali sprytny trik, dzięki któremu atomy wydają się znacznie jaśniejsze.

W związku z tym atom strontu na zdjęciu został wystawiony na działanie lasera o dużej mocy, co spowodowało wzbudzenie elektronów krążących wokół atomu. Te naelektryzowane elektrony emitują jasne światło. Gdy zostanie osiągnięta wystarczająca energia, elektrony emitują światło na tyle silne, że zwykły aparat fotograficzny jest w stanie uchwycić obraz atomu.

Nie oznacza to jednak, że będzie można zobaczyć atomy w całości gołym okiem. Powyższe zdjęcie zostało wykonane przy długim czasie naświetlania, co oznacza, że ​​w rzeczywistości intensywne światło emitowane przez elektrony atomu strontu jest nadal zbyt słabe, aby mogło je dostrzec ludzkie oko. Zamiast tego należy skorzystać z funkcji długiego czasu naświetlania w aparacie, aby „zebrać” wystarczającą ilość światła emitowanego przez atomy i umieścić je na zdjęciu, aby było widoczne.