Mire de cerca y lo verá: un píxel pálido y púrpura colgado en un campo Negro entre dos agujas cilíndricas.Lo que parece una mota de polvo brillante es en realidad algo mucho, mucho más pequeño: un solo átomo de estroncio, aislado en una máquina de Trampa de iones en la Universidad de Oxford.
Eso es pequeño. Muy pequeño. Cada átomo tiene aproximadamente 0,25 nanómetros (o mil millonésimas de metro) de ancho; miles de millones de átomos caben cómodamente dentro de un solo glóbulo rojo.,
¿Cómo se captura una foto de algo tan aparentemente infinitesimalmente pequeño? Un fotógrafo, David Nadlinger, usó una cámara digital estándar — pero tuvo algo de ayuda para configurar la toma cortesía del laboratorio de computación cuántica Ion Trap de Oxford, donde está investigando para su doctorado el Febrero. 12, Nadlinger ganó el primer lugar en un Concurso Nacional de fotografía científica organizado por el Consejo de Investigación de ingeniería y Ciencias Físicas por capturar esta rara foto de un solo átomo iluminado.,
«creo que lo que hace que esta imagen sea particularmente interesante para la gente es que se puede ver el aparato circundante», dijo Nadlinger a Live Science. «Y creo que la gente también está sorprendida por lo grande que se ve el átomo aquí. Hope espero no estar deshaciendo 100 años de educación científica con esta foto — ¡los átomos en realidad son increíblemente pequeños!»
para ser claros, Nadlinger dijo, La Mota púrpura en el Centro de esta foto no es el verdadero tamaño del átomo de estroncio en sí; es la luz de una serie de láseres circundantes que son reemitidos por el átomo., Cuando se baña en una longitud de onda específica de luz azul, el estroncio crea un resplandor cientos de veces más ancho que el radio del átomo en sí (que es aproximadamente un cuarto de un nanómetro, o 2.5×10 a los -7 metros, dijo Nadlinger). Este resplandor sería apenas perceptible a simple vista, pero se hace evidente con una pequeña manipulación de la cámara.
«El tamaño aparente que se ve en la imagen es lo que llamaríamos aberración óptica», dijo Nadlinger. «La lente a través de la que estamos viendo no es perfecta, también está ligeramente desenfocada y ligeramente sobreexpuesta. Se podría comparar con mirar las estrellas en el cielo nocturno, que parecen brillantes pero en realidad son mucho, mucho más pequeñas que el tamaño que parecen ser, solo porque nuestros ojos (o la cámara) no tienen la resolución suficiente para procesarlas.,»
entonces, ver un solo átomo a simple vista es imposible. Atrapar a uno en un laboratorio, sin embargo, es un poco más factible.
para atrapar un ion por el dedo del pie
para hacer un solo átomo listo para la cámara como este, los investigadores primero necesitan convertirlo en un ion: un átomo con un número desigual de protones y electrones, dándole una carga neta positiva o negativa. «Solo podemos atrapar partículas cargadas», dijo Nadlinger. «Entonces, tomamos una corriente de átomos neutros de estroncio, que provienen de un horno, y les lanzamos láseres para fotoionizarlos selectivamente., De esta manera, podemos crear iones individuales.»
Cuando se coloca en un aparato de Trampa de iones, los átomos individuales se mantienen en su lugar mediante cuatro electrodos en forma de hoja como los que se ven por encima y por debajo de la mota de estroncio en la foto de Nadlinger (dos electrodos adicionales están fuera de la vista). Estos electrodos crean una corriente que mantiene el átomo fijo en el eje vertical; los dos cilindros en forma de aguja a cada lado del átomo lo mantienen atrapado horizontalmente.
a medida que las corrientes de estos electrodos interactúan, crean lo que se llama un potencial de silla de montar giratoria., «Puedes ver videos en línea donde la gente literalmente toma un sillín y lo gira y pone una pelota en él; debido a la rotación, la pelota en realidad se queda en el centro del sillín. Así que eso es lo que hacen estos electrodos para confinar el ion», dijo Nadlinger.
Una vez que un átomo está confinado, una serie de láseres golpea el átomo, que dispersa la luz en todas las direcciones; en la foto de Nadlinger, se pueden ver rastros del láser azul en todo el fondo., Usando este sistema, los investigadores potencialmente pueden atrapar cadenas de cientos de iones entre los pequeños electrodos, lo que resulta en algunas imágenes impresionantes.
«en nuestro sitio web, tenemos una imagen de nueve iones atrapados en una cadena», dijo Nadlinger. «En términos científicos, eso es más interesante que tener un solo píxel brillante rodeado por la trampa de iones. Pero para ilustrar el concepto, esto podría ser más atractivo.»
Nadlinger no cree que sea el primer investigador en tomar una foto de este tipo, pero bien puede ser el más exitoso en captar la atención del público con una.,
«Un grupo dirigido por Hans Dehmelt, pionero de la captura de iones y Premio Nobel , una vez tomó una foto de un solo átomo de bario en su laboratorio», dijo Nadlinger. «Era una sola Mota brillante sobre un fondo oscuro, aparte de alguna dispersión láser. Hay una historia de que enviaron esta imagen a algunas actas de la conferencia, y el editor de imágenes simplemente eliminó el ion porque pensó que era una mota de polvo.»
Originalmente publicado en Live Science.
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