Katso tarkkaan ja näet sen: vaalea, violetti pikseli roikkuu musta kenttä kahden lieriön neuloja.Mitä näyttää hohtavan tomuhiukkanen on todella jotain, paljon, paljon pienempi: yksi atomi strontium, eristetty ioni-ansa kone Oxfordin Yliopistossa.
Se on pieni. Todella pieni. Jokainen atomi on noin 0,25 nanometriä (tai metrin miljardisosaa) läpimitaltaan; miljardit atomit mahtuisivat mukavasti yhteen punasoluun.,
miten nappaat kuvan jostain näin äärettömän pienestä? Yksi valokuvaaja David Nadlinger, käytetty standardi digitaalinen kamera — mutta hän ei ollut apua perustaa laukaus kohteliaisuus Oxfordin Ioni Ansa Quantum Computing lab, jossa hän tutkii hänen Ph. D. Feb. 12, Nadlinger voitti ensimmäisen palkinnon kansallisessa tiede-valokuvakilpailun järjestäjänä Engineering ja Fysikaalisten Tieteiden tutkimusneuvosto syömällä tässä harvinainen kuva yhden valaistu atom.,
”luulen, mikä tekee tästä kuvasta erityisen mielenkiintoista ihmiset, on, että voit nähdä ympäröivän laitteet,” Nadlinger kertoi Live Science. ”Ja luulen, että ihmiset ovat myös yllättyneitä siitä, kuinka iso atomi täällä näyttää. … Toivon, etten tuhoa 100 vuoden tiedeopetusta tällä valokuva-atomit ovat todella uskomattoman pieniä!”
on selvää, Nadlinger sanoi, violetti täplä keskellä tämä kuva ei ole totta koko atomi strontium itse; se on valo array ympäröivän laserit uudelleen emittoituu atomin., Kun kylpee tietyn aallonpituuden sinistä valoa, strontium luo hehku satoja kertoja laajempi kuin säde atomi itse (joka on noin neljännes nanometrin tai 2.5×10 että -7 metriä, Nadlinger sanoi). Tämä hehku olisi tuskin havaittavissa paljain silmin, mutta ilmeistä hieman kamera manipulointi.
”näennäinen koon näet kuvassa on, mitä olimme kutsua optinen vääristymä,” Nadlinger sanoi. ”Linssi, jonka läpi näemme, ei ole täydellinen-myös se on hieman epätarkka ja hieman ylivalottunut. Voisit verrata sitä katsot tähdet yötaivaalla, jotka näyttävät kirkas, mutta ovat itse asiassa paljon, paljon pienempi kuin koko ne näyttävät olevan, vain koska meidän silmät (tai kamera) ei ole tarpeeksi päätöslauselman käsitellä niitä.,”
Joten, nähdä yhden atomin paljaalla silmällä on mahdotonta. Yhden vangitseminen labrassa on kuitenkin hieman helpompaa.
kiinni on ioni, jonka kärki
tehdä yhden atomin kamera-valmis, kuten tämä, tutkijat ensin täytyy kytkeä se osaksi ion: atomi, jossa on eri määrä protoneja ja elektroneja, jolloin se positiivinen tai negatiivinen nettovaraus. ”Voimme vain pyydystää varattuja hiukkasia”, Nadlinger sanoi. ”Niin, me ottaa virta neutraali strontium-atomeja, jotka tulevat uunista, ja kiiltoa laserit niitä valikoivasti kuva-ionisoi niitä., Näin voimme luoda yksittäisiä ioneja.”
Kun sijoittaa ion-ansa laite, yhden atomit ovat paikallaan neljä blade-muotoinen elektrodit, kuten ne nähneet ylä-ja alapuolella strontium pilkkuja Nadlinger kuva (kaksi ylimääräistä elektrodit ovat pois näkyvistä). Nämä elektrodit luovat virran, joka pitää atomin kiinteänä pystyakselilla; kaksi neulanmuotoista sylinteriä atomin kummallakin puolella pitävät sen vaakasuorassa.
kun näiden elektrodien virrat vuorovaikuttavat, ne luovat niin sanotun pyörivän satulapotentiaalin., ”Näet netistä videoita, joissa ihmiset kirjaimellisesti ottavat satulan ja pyörittävät sitä ja laittavat siihen pallon; pyörimisen vuoksi pallo itse asiassa pysyy satulan keskellä. Niin nämä elektrodit tekevät rajoittaakseen ionin”, Nadlinger sanoi.
Kun atomi on rajoittunut, joukko lasereita osuu atomin, joka siroaa valoa kaikkiin suuntiin; vuonna Nadlinger on kuva, voit nähdä jälkiä sininen laser koko tausta., Tämän järjestelmän avulla tutkijat voivat mahdollisesti ansa jouset satoja ionien välillä vähän elektrodit, tuloksena upeita kuvia.
”verkkosivuillamme on kuva yhdeksästä ionista, jotka ovat jumissa jonossa”, Nadlinger sanoi. ”Tieteen kannalta se on itse asiassa kiinnostavampaa kuin se, että ioniansan ympäröimänä on yksi kirkas pikseli. Mutta käsitteen havainnollistamiseksi tämä voisi olla houkuttelevampaa.”
Nadlinger ei usko, hän on ensimmäinen tutkija ottaa tällainen kuva, mutta hän voi hyvinkin olla menestynein syömällä yleisön huomion kanssa.,
”ioni-ansastuksen uranuurtaja ja nobelisti Hans Dehmeltin johtama ryhmä otti aikoinaan laboratoriossaan kuvan yhdestä bariumatomista”, Nadlinger sanoi. ”Se oli yksi kirkas täplä tummalla pohjalla, lukuun ottamatta joitakin lasersiruja. On tarina, että he ovat suorittaneet tämän kuvan joitakin konferenssin proceedings — ja image editor juuri leimattu ion, koska hän ajatteli se oli tomuhiukkanen.”
alun Perin julkaistu Live Science.
Vastaa