alaposan megnézheti: egy sápadt, lila pixel lóg egy fekete mezőben két hengeres tű között.Ami úgy néz ki, mint egy csillogó porszem, valójában valami sokkal, sokkal kisebb: egyetlen stroncium atom, amelyet az Oxfordi Egyetem ioncsapda gépében izoláltak.
Ez kicsi. Nagyon kicsi. Minden atom nagyjából 0, 25 nanométer (vagy egy méter milliárdja); az atomok milliárdjai kényelmesen illeszkednének egyetlen vörösvérsejtbe.,
hogyan készítesz egy fényképet valamiről, ami látszólag végtelenül kicsi? Az egyik fotós, David Nadlinger szabványos digitális fényképezőgépet használt – de volt némi segítsége a felvétel felállításában az Oxford Ion Trap Quantum Computing lab jóvoltából, ahol februárban kutatja Ph.D. 12, Nadlinger első helyezést ért el a mérnöki és fizikai tudományok kutatási Tanácsa által szervezett Nemzeti Tudományos fotópályázaton, amely egyetlen megvilágított atom ritka fotójának rögzítésére szolgál.,
“azt hiszem, ez a kép különösen érdekes az emberek számára, hogy láthatja a környező készüléket” – mondta Nadlinger a Live Science-nek. “Azt hiszem, az embereket is meglepte, hogy milyen nagy az atom itt. … Remélem, nem vonom vissza a 100 éves tudományos oktatást ezzel a fotóval-az atomok valójában hihetetlenül kicsiek!”
hogy világos legyen, Nadlinger azt mondta, hogy a fénykép közepén lévő lila folt nem maga a stroncium atom valódi mérete; ez az atom által újra kibocsátott környező lézerek tömbjének fénye., Amikor a kék fény meghatározott hullámhosszán fürdik, a stroncium több százszor szélesebb fényt hoz létre, mint maga az atom sugara (ami körülbelül egy negyed nanométer, vagy 2, 5×10 a -7 méterig-mondta Nadlinger). Ez a ragyogás szabad szemmel alig észrevehető, de egy kis kameramanipulációval nyilvánvalóvá válik.
“a képen látható látszólagos méret az, amit optikai aberrációnak nevezünk” – mondta Nadlinger. “A lencse, amelyen keresztül látjuk, nem tökéletes — szintén kissé nincs fókuszban, kissé túlexponálva. Összehasonlíthatja azt az éjszakai égbolt csillagaival, amelyek fényesnek tűnnek, de valójában sokkal, sokkal kisebbek, mint amilyennek tűnnek, csak azért, mert a szemünknek (vagy a kamerának) nincs elegendő felbontása a feldolgozáshoz.,”
tehát egyetlen atomot szabad szemmel látni lehetetlen. Csapdázás egy laborban, azonban, egy kicsit több megvalósítható.
elkapni egy-ion, amelyet a toe
ahhoz, Hogy egy atom kamera-kész, mint ez, a kutatók először meg kell, hogy kapcsolja be a ion: egy atom, egy egyenlőtlen számú proton, illetve az elektronok, így ez egy pozitív vagy negatív nettó díj. “Csak a töltött részecskéket tudjuk csapdába ejteni” – mondta Nadlinger. “Így, veszünk egy patak semleges stroncium atomok, amelyek jönnek egy kemencében, és ragyog lézerek rájuk szelektíven foto-ionizálja őket., Így egyetlen iont hozhatunk létre.”
amikor ioncsapdába helyezik, az egyes atomokat négy penge alakú elektróda tartja a helyén, mint amilyeneket Nadlinger fotóján a stroncium-folt felett és alatt láthatunk (két további elektróda nem látható). Ezek az elektródák olyan áramot hoznak létre,amely a függőleges tengelyen rögzített atomot tartja; az atom mindkét oldalán lévő két tű alakú henger vízszintesen tartja.
mivel ezeknek az elektródáknak az áramai kölcsönhatásba lépnek, úgynevezett forgó nyeregpotenciált hoznak létre., “Online videókat láthat, ahol az emberek szó szerint nyerget vesznek, forgatják, ráhelyeznek egy labdát; a forgatás miatt a labda valójában a nyereg közepén marad. Tehát ez az, amit ezek az elektródák tesznek az ion korlátozására ” – mondta Nadlinger.
miután egy atom zárt, egy sor lézerek eléri az atom, amely szórja a fényt minden irányban; Nadlinger fotóján, láthatjuk nyomait a kék lézer az egész háttérben., Ezzel a rendszerrel a kutatók potenciálisan csapdába húrok több száz ionok között a kis elektródák, ami néhány lenyűgöző képeket.
“weboldalunkon van egy képünk kilenc ionról, amelyek egy karakterláncba vannak zárva” – mondta Nadlinger. “A tudomány szempontjából ez valójában sokkal érdekesebb, mint az egyetlen fényes pixel, amelyet az ioncsapda vesz körül. De a koncepció szemléltetése érdekében ez vonzóbb lehet.”
Nadlinger nem hiszi, hogy ő az első kutató, aki ilyen fényképet készít, de lehet, hogy a legsikeresebb a közvélemény figyelmének felkeltésében.,
“egy csoport, amelyet Hans Dehmelt, az ioncsapdák úttörője és egy Nobel-díjas vezetett, egyszer készített egy képet egyetlen báriumatomról a laboratóriumukban” – mondta Nadlinger. “Ez volt az egyetlen fényes folt a sötét háttér, eltekintve néhány lézer szórás. Van egy történet, hogy ezt a képet valamilyen konferenciaügynek adták be — és a képszerkesztő csak azért lepecsételte az iont, mert azt hitte, hogy egy porszem.”
eredetileg az élő tudományban jelent meg.
Vélemény, hozzászólás?