Kaip Studentas Fotografavo Vieną Atomą Su Parduotuvėje Įsigyta Kamera

{h1}

Įspėjimas: kameros atomai gali atrodyti didesni, nei yra iš tikrųjų.

Pažvelkite atidžiai ir pamatysite: blyškiai purpurinis pikselis kabo juodame lauke tarp dviejų cilindrinių adatų. Tai, kas atrodo kaip žvilgantis dulkių taškelis, iš tikrųjų yra daug daug, daug mažesnis: vienas stroncio atomas, išskirtas jonuose. gaudyklė Oksfordo universitete.

Tai maža. Tikrai maža. Kiekvienas atomas yra maždaug 0,25 nanometro (arba milijardoji metro) skersai; milijardai atomų patogiai tilptų į vieną raudonąjį kraujo kūnelį.

Kaip nufotografuoti tai, kas atrodo iš pažiūros be galo maža? Vienas fotografas Davidas Nadlingeris naudojo standartinį skaitmeninį fotoaparatą - tačiau jis šiek tiek padėjo įsteigti nufotografuotą fotografiją, naudodamasis Oksfordo „Ion Trap Quantum Computing“ laboratorija, kurioje jis tiria savo daktaro laipsnį. Vasario 12 d. Nadlingeris laimėjo pirmąją vietą Nacionaliniame mokslo fotografijos konkurse, kurį organizavo Inžinerijos ir fizinių mokslų tyrimų taryba už šią retą vieno apšviesto atomo nuotrauką.

„Manau, kad šis paveikslas ypač įdomus žmonėms yra tai, kad galite pamatyti aplinkinius aparatus“, - „Nad Science“ pasakojo „WordsSideKick.com“. "Ir aš manau, kad žmones taip pat nustebina tai, koks didelis atomas čia atrodo.... Tikiuosi, kad nepakenksiu 100 metų gamtos mokslų šiai nuotraukai - atomai iš tikrųjų yra neįtikėtinai maži!"

Kad būtų aišku, pasak Nadlingerio, purpurinė dėmė šios nuotraukos centre nėra tikrasis paties stroncio atomo dydis; tai šviesa iš daugybės aplinkinių lazerių, kuriuos skleidžia atomas. Maudydamasis tam tikros mėlynos šviesos bangos ilgio, stroncis sukuria švytėjimą šimtus kartų platesnį nei paties atomo spindulys (kuris yra maždaug ketvirtadalis nanometro arba 2,5x10 iki -7 metrų, sakė Nadlingeris). Šis spindesys būtų vos juntamas plika akimi, tačiau paaiškėja šiek tiek manipuliuojant fotoaparatu.

Pažvelkite atidžiai: tas purpurinis taškas yra šviesos skleidžiama iš vieno stroncio atomo.

Pažvelkite atidžiai: tas purpurinis taškas yra šviesos skleidžiama iš vieno stroncio atomo.

Kreditas: Davidas Nadlingeris (Oksfordo universitetas)

„Akivaizdus dydis, kurį matote paveikslėlyje, yra tai, ką mes vadintume optiniu aberavimu“, - sakė Nadlingeris. "Objektyvas, kurį matome pro jį, nėra tobulas - jis taip pat yra šiek tiek nefokusuotas ir šiek tiek perdėtas. Galite palyginti jį su žvilgsniu į žvaigždes naktiniame danguje, kurios atrodo ryškios, bet iš tikrųjų yra daug, daug mažesnės nei dydis. atrodo, kad jie yra tik todėl, kad mūsų akys (arba fotoaparatas) neturi pakankamai skyros, kad jas apdorotume “.

Taigi plika akimi pamatyti vieną atomą neįmanoma. Vis dėlto spąstus spąstais laboratorijoje atlikti yra šiek tiek daugiau.

Norėdami pagauti joną už bambos

Norėdami, kad vieno atomo kamera būtų tokia parengta, tyrinėtojai pirmiausia turi ją paversti jonu: atomu, turinčiu nelygų protonų ir elektronų skaičių, suteikiantį teigiamą ar neigiamą grynąjį krūvį. „Mes galime tik įstrigti įkrautas daleles“, - sakė Nadlingeris. "Taigi, mes paimame iš krosnies gaunamų neutralių stroncio atomų srautą ir šviečiame lazeriais, kad pasirinktinai juos jonizuotų. Tokiu būdu mes galime sukurti pavienius jonus."

Įdėjus į jonų gaudyklės aparatą, pavieniai atomai laikomi vietoje keturių ašmenų formos elektrodų, panašių į tuos, kurie matyti aukščiau ir žemiau stroncio smaigalio Nadlingerio nuotraukoje (du papildomi elektrodai nėra matomi). Šie elektrodai sukuria srovę, palaikančią atomą fiksuotą vertikalioje ašyje; du adatos formos cilindrai iš abiejų atomo pusių jį laiko horizontaliai.

Kai šių elektrodų srovės sąveikauja, jos sukuria tai, kas vadinama besisukančio balno potencialu. "Internete galite pamatyti vaizdo įrašus, kuriuose žmonės tiesiogine prasme paima balną, pasuka jį ir uždeda rutulį; dėl pasukimo kamuolys iš tikrųjų lieka balno centre. Taigi tai ir daro šie elektrodai, norėdami apriboti joną". Nadlingeris sakė.

Kai tik atomas yra uždaromas, atomą pasiekia daugybė lazerių, kurie išsklaido šviesą į visas puses; Nadlingerio nuotraukoje visame fone galite pamatyti mėlynojo lazerio pėdsakus. Naudodamiesi šia sistema, tyrėjai gali įstrigti šimtų jonų stygas tarp mažųjų elektrodų, sukurdami nuostabius vaizdus.

„Mūsų svetainėje yra devynių jonų, įstrigusių virvelėje, nuotrauka“, - sakė Nadlingeris. "Kalbant apie mokslą, tai iš tikrųjų yra įdomiau nei turėti vieną ryškų pikselį, apgaubtą jonų gaudyklės. Tačiau norint iliustruoti šią koncepciją, tai gali būti patraukliau."

Nadlingeris netiki, kad jis yra pirmasis tyrėjas, paėmęs tokią nuotrauką, tačiau jam galbūt pavyks sudominti visuomenės dėmesį vienu.

„Grupė, kuriai vadovauja Hansas Dehmeltas, jonų gaudymo pradininkas ir Nobelio premijos laureatas [1989 m.], Kartą laboratorijoje nufotografavo vieną bario atomą“, - teigė Nadlingeris. "Tai buvo vienas ryškus taškelis tamsiame fone, išskyrus lazerio išsibarstymą. Štai tokia istorija, kad jie pateikė šį atvaizdą kai kuriems konferencijų pranešimams - ir atvaizdų redaktorius tiesiog išspaudė joną, nes, jo manymu, tai buvo dulkių dėmė. "

Iš pradžių paskelbta „WordsSideKick.com“.


Vaizdo Papildas: .




Tyrimas


Naujasis „Kiln“ Pažymi Termiškai Modifikuotų Medienos Gaminių Mokslą
Naujasis „Kiln“ Pažymi Termiškai Modifikuotų Medienos Gaminių Mokslą

Schrödingerio Bakterijos? Fizikos Eksperimentas Veda Prie Pirmojo Gyvųjų Organizmų Įsitvirtinimo
Schrödingerio Bakterijos? Fizikos Eksperimentas Veda Prie Pirmojo Gyvųjų Organizmų Įsitvirtinimo

Mokslas Naujienos


Atmetimas Gali Skatinti Kūrybiškumą
Atmetimas Gali Skatinti Kūrybiškumą

Piktnaudžiavimas Skausmą Malšinančiais Vaistais Gali Sukelti Heroiną, Tyrimas Atskleidžia
Piktnaudžiavimas Skausmą Malšinančiais Vaistais Gali Sukelti Heroiną, Tyrimas Atskleidžia

Palenkė: Majų Šventyklų Miestas
Palenkė: Majų Šventyklų Miestas

Ar Saugu Turėti Susmulkintus Dokumentus?
Ar Saugu Turėti Susmulkintus Dokumentus?

Nauja Protezuota Ranka, Kurią Galima Pavadinti Amputuotoju
Nauja Protezuota Ranka, Kurią Galima Pavadinti Amputuotoju


LT.WordsSideKick.com
Visos Teisės Saugomos!
Dauginti Jokių Medžiagų Leidžiama Tik Prostanovkoy Aktyvią Nuorodą Į Svetainę LT.WordsSideKick.com

© 2005–2020 LT.WordsSideKick.com