Победител в конкурса за най-популярни фотографски снимки заснема един атом

До края на гимназията повечето от нас имаха някаква представа за това какво е атом. Те са най-основните форми на елементите в периодичната таблица. Те са малки сфери, които теоретично съставят всичко във Вселената, от клетките в телата ни до въздуха, който дишаме. Те могат да бъдат разделени, за да създадат атомна бомба. Понякога те са привлечени като слънчеви системи от кръгли протони и орбитащи електрони, макар че, разбира се, не изглеждат така. Както при толкова много понятия в науката, толкова сложно нещо за атомите е, че не можем наистина виждам тях.

Но печелившата снимка в престижен, U.K.-широк състезание по фотография на науката, организирана от Националния изследователски съвет по инженерни и физически науки (EPSRC), промени това. Снимката, направена от квантовия физик в Оксфордския университет, Дейвид Надлингър, е озаглавена „Единичен атом в йонна капан“. Заглавието е обяснително: Надлингър буквално е заловил снимка на един атом в устройство, наречено йонна капан., Най-близките учени са дошли да направят това, когато учените от университета Грифит са снимали сянка на атом през 2012 г.

Но тук е атома на Надлингър, с цялата му слаба слава. Може да се наложи да примижавате.

Приближаването в пространството между капана показва малко по-добър изглед на атома, който Надлингер описва с препратка към вечните думи на Карл Саган за нашата планета.

„Идеята да виждаме един атом с невъоръжено око ме беше ударила като чудесно директен и висцерален мост между миниатюрния квантов свят и нашата макроскопична реалност”, казва Надлингер в изявление на EPSRC. - Калкулацията на гърба на плика показа, че цифрите са на моя страна и когато тръгнах към лабораторията с фотоапарат и триножници един тих неделен следобед, бях възнаграден с тази конкретна картина на малка, бледосиня точка."

Йонните капани са семейство устройства, които използват магнитни и електрически полета за улавяне на отделни заредени частици (йони са само атоми, които нямат стабилен брой електрони), които са полезни за квантовите физици, изучаващи време и квантови изчисления. За да се предотврати мащабирането на атома, капанът използва камера с ултра-висок вакуум. Надлингер взе тази снимка, като насочи фотоапарата си през прозореца на тази камера, улавяйки атома, уловен в 2-милиметровото пространство между две игли.

Атомът на тази снимка е положително зареден йон на стронций; когато се съберат достатъчно от тези йони, те образуват това, което знаем като сребрист метал стронций. Но тъй като можем да видим само нещата, които отразяват светлината, Надлингър осветява атома със специфичен синьо-виолетов лазер, който кара атома да абсорбира и да излъчва достатъчно светлина, за да може фотографията с дълго излагане да заснеме.

Снимката на Надлингър не може да улесни студентите от науката да разберат квантовата структура на атома, която изисква да се разбие до още по-малки, невъзможни за снимане части. Но най-малкото това осигурява на нашите измъчващи се мозъци с нещо осезаемо, с което да работим.