Udało się zrobić zdjęcie pojedynczego atomu – widać go gołym okiem!

Fot. David Nadlinger

Fotografia pojedynczego atomu strontu uwięzionego w pułapce jonowej wygrała w brytyjskim narodowym konkursie organizowanym przez Engineering and Physical Sciences Research Council (EPSRC).

Malutka niebieska kropka – kation strontu widoczny na zwycięskim zdjęciu – jest w mikroświecie tym, czym Ziemia zarejestrowana z odległości 6,4 mld kilometrów przez sondę Voyager 1 na słynnej fotografii nazwanej „Small, pale blue dot”.

Na pomysł uchwycenia pojedynczego atomu na zdjęciu zrobionym zwykłym aparatem (Canon 5D Mk II, obiektyw EF 50mm f/1.8 z pierścieniami pośrednimi, dwie lampy), wpadł David Nadlinger z University of Oxford. Zanim jednak pewnego niedzielnego popołudnia naukowiec rozstawił statyw, zrobił obliczania, z których wynikało, że przynajmniej w teorii to, co zamierza, powinno się udać. Jak widać, udało się znakomicie.

Pojedynczy atom strontu w pułapce jonowej. Fot. David Nadlinger

Od strony technicznej zdjęcie przedstawia pozytywnie naładowany atom strontu złapany w pułapkę jonową, którą tworzy pole elektryczne emitowane przez otaczające go metalowe elektrody. Atom utrzymywany jest przez pole bez ruchu (prawie) pomiędzy dwoma oddalonymi od siebie o 2 mm ostrzami igieł. By było możliwe jego uchwycenie na fotografii, atom trzeba było oświetlić. Użyto do tego niebieskofioletowego lasera, którego światło najpierw zostało zaabsorbowane przez atom, a następnie przez niego wyemitowane, co udało się utrwalić na fotografii dzięki odpowiednio długiemu czasowi naświetlania. Samo zdjęcie zrobione zostało przez okienko komory próżniowej, w której umieszczona została pułapka jonowa.

Jak czytamy w informacji prasowej na temat zwycięskiego zdjęcia, oświetlanie laserowe atomów to nie tylko pomysł na zrobienie niesamowitego ujęcia. Atomy uwięzione w pułapce są bowiem chłodzone światłem lasera do temperatury zbliżonej do absolutnego zera. Ta metoda to doskonała platforma do odkrywania i wykorzystywania technik kwantowych, budowy zegarów atomowych oraz przyszłych komputerów kwantowych.

Pozostali finaliści

Konkurs, na który brytyjscy naukowcy nadesłali ponad 100 zdjęć, podzielony został na kilka kategorii. Zdjęcie atomu wygrało w całym konkursie, jak i również w kategorii Equipment and Facilities. Zobaczcie laureatów w pozostałych kategoriach.

In a kitchen far far away… (zdjęcie: Li Shen)

Zdjęcie In a kitchen far far away… zrobione przez Li Shena z Imperial College London zajęło pierwsze miejsce w kategorii Eureka and Discovery. Widać na nim dwa bardzo różne zjawiska fizyczne, jakie mają miejsce na wierzchu bańki mydlanej w kuchennym zlewozmywaku. Po prawej stronie widać tradycyjne zachowanie grawitacyjnego przepływu cieczy, gdzie kolory wskazują grubość bańki. Lewa strona (z otworami) pokazuje niestabilności cieczy w skali mikro, które prowadzą ostatecznie do pęknięcia bańki.

Spiderman on George IV Bridge (zdjęcie: Richard Coyne)

Spiderman on George IV Bridge, fotografia Richarda Coyne’a z University of Edinburgh, wygrało w kategorii People and Skills. Widać na nim wolontariusza, nazywanego Spidermanem, który ma na głowie przenośny aparat EEG rejestrujący aktywność mózgu podczas spacerów po mieście.

Badacze użyli mobilnego EEG do sprawdzenia, jak reaguje mózg u osób starszych na przebywanie w różnych rejonach wielkiego miasta, np. na ruchliwej ulicy lub w spokojnym parku.

Mikrobańki dostarczające leki (zdjęcie: Estelle Beguin)

Mikrobańki dostarczające leki to zwycięskie zdjęcie Estelle Beguin z University of Oxford, k†óre wygrało w kategorii Innovation. Mikrobańki wypełnione gazem i otoczone biodegradowalnymi liposomami o średnicy rzędu 0,01 – 1µm już teraz są wykorzystywane do poprawy kontrastu podczas badań USG. Ale trwają właśnie badania nad ich wykorzystaniem do kontrolowanego dostarczania i uwalniania lekarstwa w miejscu występowania nowotworu.

Siatka na kolory… na skrzydle motyla (zdjęcie: Bernice Akpinar)

W kategorii Weird and Wonderful wygrała fotografia Siatka na kolory… na skrzydle motyla zrobione przez Bernice Akpinar z Imperial College London. Tak wygląda mikrostruktura skrzydła motyla, która pochłania promienie słoneczne i powoduje powstawanie olśniewających, zmieniających się jak w kalejdoskopie kolorów. Widoczne na zdjęciu „żebra” mają wysokość 1 μm i połączone są serią skrzyżowań, które wychwytują padające światło i tworzą kolor, którego blask nigdy nie zanika.

Źródło i pozostałe zdjęcia

Czego u nas szukaliście?

• zdjecie atomu
• https://www crazynauka pl/udalo-sie-zrobic-zdjecie-pojedynczego-atomu-widac-go-golym-okiem/