Podívejte se pozorně a uvidíte, že: světle fialová pixel visí v černém poli mezi dvěma válcovými jehly.To, co vypadá jako třpytivá skvrna prachu, je ve skutečnosti něco mnohem, mnohem menšího: jediný atom stroncia, izolovaný v iontovém pasti na Oxfordské univerzitě.
to je malé. Opravdu malý. Každý atom je zhruba 0,25 nanometrů (nebo miliardtin metru) napříč; miliardy atomů by se pohodlně vešly do jedné červené krvinky.,
Jak zachytíte fotografii něčeho tak zdánlivě nekonečně malého? Jeden fotograf, David Nadlinger, použil standardní digitální fotoaparát — ale měl nějakou pomoc při nastavení záběru s laskavým svolením Oxfordské laboratoře pro kvantové výpočty iontové pasti, kde zkoumá své Ph.D. v únoru. 12, Nadlinger získal první místo v národní vědy fotografické soutěže pořádané Inženýrství a Fyzikální Vědy Rady pro Výzkum pro zachycení této vzácné fotografie z jediné osvětlené atom.,
“ myslím, že to, co dělá tento obrázek obzvláště zajímavým pro lidi, je to, že můžete vidět okolní aparát,“ řekl Nadlinger živé vědě. „A myslím, že lidé jsou také překvapeni, jak velký atom zde vypadá. … Doufám, že se 100 let vědeckého vzdělávání s touto fotkou nezbavím-atomy jsou ve skutečnosti neuvěřitelně malé!“
Aby bylo jasné, Nadlinger řekl, fialová skvrna ve středu fotografie, není pravda, velikost stroncium atom sám o sobě; je to světlo z řady okolních lasery být re-vyzařované atomem., Když se koupala v určité vlnové délce modrého světla, stroncium vytváří záře stovek krát větší než poloměr atom sám o sobě (což je o čtvrt nanometrů, nebo 2.5×10 k -7 metrů, Nadlinger řekl). Tato záře by byla pouhým okem sotva vnímatelná, ale projeví se malou manipulací s kamerou.
„zdánlivou velikost, kterou vidíte na obrázku, je to, co nazýváme optické aberace,“ Nadlinger řekl. „Čočka, kterou vidíme, není dokonalá-také je mírně zaostřená a mírně přeexponovaná. Můžete porovnat při pohledu na hvězdy na noční obloze, které se objevují světlé, ale jsou ve skutečnosti mnohem, mnohem menší, než je velikost zdají být, a to jen proto, že naše oči (nebo fotoaparát) nemají dostatečné rozlišení k jejich zpracování.,“
takže vidět jediný atom pouhým okem je nemožné. Odchyt jednoho v laboratoři je však o něco proveditelnější.
chytit ion od špičky
Aby se jeden atom camera-ready, jako je tento, vědci nejprve je třeba proměnit ion: atom se nerovná počtu protonů a elektronů, což je pozitivní nebo negativní náboj. „Můžeme zachytit pouze nabité částice,“ řekl Nadlinger. „Takže vezmeme proud neutrálních atomů stroncia, které pocházejí z trouby, a svítí na ně lasery, aby je selektivně ionizovaly., Tímto způsobem můžeme vytvořit jednotlivé ionty.“
Když se umístil v iontové pasti aparát, jednotlivé atomy jsou drženy na místě pomocí čtyř čepel ve tvaru elektrod, jako ty, které viděl nad a pod stroncium smítko v Nadlinger foto (další dvě elektrody jsou z pohledu). Tyto elektrody vytvořit proud, který udržuje atom upevněn na svislé ose; dvě jehly ve tvaru válce na jedné straně atomu udržovat ji v pasti vodorovně.
protože proudy z těchto elektrod interagují, vytvářejí to, co se nazývá rotační sedlový potenciál., „Můžete vidět videa on-line, kde lidé doslova vzít sedlo a otáčet je a dát míč na něj, protože rotace, míč zůstane ve středu sedla. To je to, co tyto elektrody dělají, aby omezily iont,“ řekl Nadlinger.
jakmile je atom omezen, zasáhne Atom pole laserů,které rozptyluje světlo ve všech směrech; na Nadlingerově fotografii můžete vidět stopy modrého laseru na pozadí., Pomocí tohoto systému mohou vědci potenciálně zachytit řetězce stovek iontů mezi malými elektrodami, což má za následek některé ohromující snímky.
„na našich webových stránkách máme obrázek devíti iontů zachycených v řetězci,“ řekl Nadlinger. „Pokud jde o vědu, je to vlastně zajímavější než mít jediný jasný pixel obklopený iontovou pastí. Ale pro ilustraci konceptu to může být přitažlivější.“
Nadlinger nevěří, že on je první výzkumník, aby se takové fotografie, ale on může dobře být nejvíce úspěšný v zachycení pozornost veřejnosti.,
„skupina vedená Hansem Dehmeltem, průkopníkem zachycování iontů a laureátem Nobelovy ceny , jednou vyfotila ve své laboratoři jeden atom barya,“ řekl Nadlinger. „Byla to jediná jasná skvrna na tmavém pozadí, kromě nějakého laserového rozptylu. Je to příběh, který předložili tento obraz do jisté konference řízení a editor obrázků jen vymýtit ion protože si myslel, že to bylo smítko prachu.“
původně publikováno na Live Science.
Napsat komentář