Vincitore del concorso fotografico Top Science cattura un singolo atomo

Alla fine della scuola superiore, molti di noi avevano un'idea di cosa sia un atomo. Sono le forme più elementari degli elementi nella tavola periodica. Sono piccole sfere che teoricamente formano tutto nell'universo, dalle cellule del nostro corpo all'aria che respiriamo. Possono essere divisi per creare una bomba atomica. A volte sono disegnati come sistemi solari di protoni rotondi e di elettroni orbitanti, anche se ovviamente non è in realtà il loro aspetto. Come con così tanti concetti nella scienza, la cosa difficile degli atomi è che non possiamo realmente vedere loro.

Ma la foto vincitrice in un prestigioso concorso di fotografia scientifica a livello di U.K. organizzato dal Consiglio nazionale per la ricerca in Scienze fisiche e ingegneristiche (EPSRC) lo ha cambiato. La foto, scattata dal fisico quantistico dell'Università di Oxford David Nadlinger, Ph.D., è intitolata "Atomo singolo in una trappola ionica". Il titolo è auto esplicativo: Nadlinger ha letteralmente catturato una foto di un singolo atomo in un dispositivo chiamato trappola ionica. Gli scienziati più vicini sono venuti a fare questo quando i ricercatori della Griffith University hanno fotografato il ombra di un atomo nel 2012.

Ma ecco l'atomo di Nadlinger, in tutta la sua minuscola gloria. Potrebbe essere necessario socchiudere gli occhi.

Lo zoom nello spazio tra la trappola mostra una vista leggermente migliore dell'atomo, che Nadlinger ha descritto con un riferimento alle parole senza tempo di Carl Sagan sul nostro pianeta.

"L'idea di poter vedere un singolo atomo ad occhio nudo mi ha colpito come un ponte meravigliosamente diretto e viscerale tra il mondo quantico minuscolo e la nostra realtà macroscopica", ha detto Nadlinger in una dichiarazione EPSRC. "Un calcolo di back-of-the-envelope ha mostrato che i numeri erano dalla mia parte, e quando sono partito per il laboratorio con macchina fotografica e treppiedi una tranquilla domenica pomeriggio, sono stato ricompensato con questa particolare immagine di un piccolo punto blu pallido “.

Le trappole ioniche sono una famiglia di dispositivi che utilizzano campi magnetici ed elettrici per catturare singole particelle cariche (gli ioni sono solo atomi che non hanno un numero stabile di elettroni), che sono utili ai fisici quantistici che studiano il tempo e il calcolo quantistico. Per evitare che l'atomo si ingrandisca, la trappola utilizza una camera a vuoto ultraelevato.Nadlinger ha scattato questa foto puntando la telecamera attraverso una finestra di questa camera, catturando l'atomo intrappolato nello spazio di 2 millimetri tra due aghi.

L'atomo in questa foto è uno ione positivamente caricato di stronzio; quando un numero sufficiente di questi ioni si uniscono in rete, formano ciò che conosciamo come lo stronzio metallico argenteo. Ma dal momento che possiamo vedere solo cose che riflettono la luce, Nadlinger ha illuminato l'atomo con uno specifico laser blu-viola, che ha causato l'atomo di assorbire e riemettere una luce sufficiente per una fotografia a lunga esposizione da catturare.

La fotografia di Nadlinger potrebbe non rendere più facile per gli studenti di scienza comprendere la struttura quantica dell'atomo, che richiede di scomporla per parti ancora più piccole, impossibili da fotografare. Ma almeno fornisce ai nostri cervelli in difficoltà qualcosa di tangibile con cui lavorare.