Se nøye etter, vil du se det: en blek, lilla pixel hengende i et svart felt mellom to sylindriske nåler.Det ser ut som en glitrende støvkorn er faktisk noe mye, mye mindre: et eneste atom av strontium, isolert i en ion-felle maskinen ved Universitetet i Oxford.
Det er liten. Veldig liten. Hvert atom er omtrent 0.25 nanometer (eller billionths av en meter) over; milliarder av atomer ville passe perfekt inne i en enkelt røde blodlegemer.,
Hvordan kan du ta et bilde av noe som dette tilsynelatende infinitesimally liten? En fotograf, David Nadlinger, brukes en standard for digitale kamera — men han hadde litt hjelp med å sette opp skudd courtesy of Oxford Ion-Felle Quantum Computing lab, hvor han forsker på, for hans Ph. D. Feb. 12, Nadlinger vant første plass i en nasjonal vitenskap fotografering konkurranse organisert av Ingeniørfag og naturvitenskap forskningsråd for å fange dette sjeldne bildet av en enkelt opplyst atom.,
«jeg tror at det som gjør dette bildet spesielt interessant for folk, er at du kan se rundt apparatet,» Nadlinger fortalte Live Science. «Og jeg tror folk er også overrasket over hvor stor atom ser ut her. … Jeg håper jeg er ikke angre 100 år med naturfag med dette bildet — atomer faktisk er utrolig små!»
for Å være klar, Nadlinger sa, lilla flekk på sentrum av dette bildet er ikke sant størrelse på strontium atom seg selv, det er lyset fra en rekke omkringliggende lasere blir re-slippes ut av atomet., Når badet i en bestemt bølgelengde av lys blå, strontium skaper en glød hundrevis av ganger større enn radius av atom selv (som er om en fjerdedel av et nanometer, eller 2.5×10 til -7 meter, Nadlinger sa). Dette glød ville være knapt merkbar for det blotte øye, men blir tydelig med et lite kamera manipulasjon.
«Den tilsynelatende størrelsen som du ser på bildet er hva vi vil kalle optisk aberrasjon,» Nadlinger sa. «Linse vi ser det gjennom er ikke perfekt — også det er litt ute av fokus og litt overeksponert. Du kan sammenligne det å se på stjernene på nattehimmelen, som vises lyse, men er faktisk mye, mye mindre enn størrelsen som de synes å være, bare fordi øynene våre (eller kameraet) ikke har god nok oppløsning til å behandle dem.,»
Så, å se et eneste atom med det blotte øye er umulig. Fanger man i et laboratorium, men er litt mer gjennomførbart.
for Å fange en ion av tå
for Å lage et enkelt atom kamera-klare som dette, forskere først å slå den inn i en ion: et atom med en ulik antall protoner og elektroner, som gir det en positiv eller negativ netto kostnad. «Vi kan bare noen gang felle ladede partikler,» Nadlinger sa. «Så, vi tar en strøm av nøytrale strontium atomer, som kommer fra en ovn, og la deres lys skinne lasere på dem for å velge foto-ionize dem., På denne måten kan vi lage enkle ioner.»
Når den plasseres i en ion-felle apparater, enkelt atomer som holdes på plass av fire blad-formet elektroder som de sett over og under strontium prikk i Nadlinger ‘ s photo (to ekstra-elektroder er ute av syn). Disse elektrodene opprette en aktuell som holder atom fast på den vertikale aksen, de to p-formet sylindere på hver side av atom holde den fanget horisontalt.
Som strømmer fra disse elektrodene samhandle, de skaper det som kalles en roterende salen potensial., «Du kan se videoer på nettet der folk bokstavelig talt ta en sal og roter og sette en ball på det; på grunn av rotasjonen, ballen faktisk opphold i midten av salen. Så det er hva disse elektrodene gjøre for å begrense ion,» Nadlinger sa.
Når et atom er begrenset, et utvalg av lasere treffer et atom, som sprer lyset i alle retninger; i Nadlinger på bildet, kan du se spor av blå laser gjennom hele bakgrunnen., Ved hjelp av dette systemet, forskere kan potensielt felle strenger av hundrevis av ioner mellom de små elektroder, noe som resulterer i noen fantastiske bilder.
«På vår hjemmeside, har vi et bilde av ni ioner fanget i en streng,» Nadlinger sa. «I form av vitenskap, det er faktisk mer interessant enn å ha et enkelt lys piksel omgitt av ion-fellen. Men for å illustrere begrepet, kan dette være mer tiltalende.»
Nadlinger ikke tror han er den første forskeren til å ta et slikt bilde, men han kan godt være den mest vellykket på å fange publikums oppmerksomhet med en.,
«En gruppe ledet av Hans Dehmelt, en pioner ion-fangst og nobelprisvinner , en gang tok et bilde av en enkelt barium atom i sin lab,» Nadlinger sa. «Det var en enkelt lyse flekk på en mørk bakgrunn, bortsett fra noen laser scatter. Det er denne historien som de har sendt inn dette bildet til noen konferanseartikler — og bilderedigering bare stemplet ut ion fordi han trodde det var et støvkorn.»
Opprinnelig publisert på Live Science.
Legg igjen en kommentar