Câștigătorul concursului de fotografie Top Science capturează un singur atom

Până la sfârșitul liceului, majoritatea dintre noi aveam o idee despre ceea ce este un atom. Ele sunt cele mai elementare forme ale elementelor de pe masa periodică. Sunt mici sfere care teoretic alcătuiesc totul în univers, din celulele din corpul nostru în aer, pe care le respirăm. Acestea pot fi împărțite pentru a crea o bombă atomică. Uneori sunt desenate ca sisteme solare de protoni rotunzi și electroni orbitori, deși, desigur, nu arată cum arată. Ca și în cazul multor concepte din domeniul științei, lucrul dificil la atomi este că nu putem într-adevăr vedea lor.

Dar fotografia câștigătoare într-un prestigios concurs de fotografie științifică, organizat de Consiliul de Cercetare al Ingineriei și Științelor Fizice (EPSRC), a schimbat acest lucru. Fotografia făcută de fizicianul cuantic al Universității Oxford, David Nadlinger, este intitulată "Atomul unic într-o capcană de ioni". Titlul este auto-explicativ: Nadlinger a capturat literalmente o fotografie a unui singur atom într-un dispozitiv numit capcan de ioni. Cei mai apropiați oameni de știință au venit să facă acest lucru când cercetătorii de la Universitatea Griffith au fotografiat umbră a unui atom în 2012.

Dar aici este atomul lui Nadlinger, în toată gloria lui minuscule. S-ar putea să fiți nevoit să aruncați o privire.

Transformarea în spațiul dintre capcană arată o viziune puțin mai bună asupra atomului, pe care Nadlinger a descris-o cu referire la cuvintele de durată ale lui Carl Sagan despre planeta noastră.

"Ideea de a putea vedea un singur atom cu ochiul liber m-a lovit ca o punte minunat directă și viscerală între lumea cuantică minuțioasă și realitatea noastră macroscopică", a spus Nadlinger într-o declarație a EPSRC. "Un calcul al plicurilor a arătat că numerele sunt de partea mea și când am plecat la laborator cu camera și trepied într-o după-amiază duminică liniștită, am fost recompensat cu această imagine particulară a unui punct alb.“

Capcanele de ioni sunt o familie de dispozitive care folosesc câmpuri magnetice și electrice pentru a capta particulele încărcate individuale (ionii sunt doar atomi care nu au un număr stabil de electroni), care sunt utile fizicienilor cuantici care studiază timpul și computația cuantică. Pentru a preveni apropierea atomului, capcana utilizează o cameră de vid ultra-înaltă. Nadlinger a făcut această fotografie arătând camera printr-o fereastră a acestei camere, capturând atomul prins în spațiul de 2 milimetri între două ace.

Atomul din această fotografie este un ion încărcat pozitiv de stronțiu; când suficientă din aceste rețele de ioni împreună formează ceea ce știm ca stronțiu de metal argintiu. Dar, deoarece putem vedea doar lucruri care reflectă lumina, Nadlinger a luminat atomul cu un laser albastru-violet specific, care a determinat atomul să absoarbă și să emită suficientă lumină pentru o fotografie de expunere lungă pentru a captura.

Fotografia lui Nadlinger nu poate face mai ușor studenților din domeniul științei să înțeleagă structura cuantică a atomului, ceea ce presupune ruperea acestuia până la părți mai puține și imposibil de fotografiat. Dar cel puțin oferă creierului nostru de luptă ceva tangibil cu care să lucrăm.