Ein Wissenschaftler konnte ein Foto eines einzelnen Atoms ohne Verwendung eines Mikroskops aufnehmen.
David Nadlinger / Universität OxfordDas preisgekrönte Foto eines einzelnen Atoms.
Vergiss alles, was du über Atome weißt.
Ich wette, das hat eine Weile gedauert.
Wenn es ist , etwas über Atom aus der Grundschule Wissenschaft Klasse, die stecken kann, ist es wahrscheinlich die Geltendmachung, dass Atome mit dem bloßen Auge nicht zu erkennen sind.
Nun, ein aktuelles Foto von David Nadlinger zerstreut dieses Konzept. Das Foto mit dem Titel Einzelatom in einer Ionenfalle zeigt ein einzelnes Strontiumatom, das in einem elektrischen Feld schwebt und groß genug ist, um ohne Mikroskop zu sehen. Es gewann Nadlinger den Hauptpreis bei einem Wissenschaftsfotowettbewerb, der angemessen als Wissenschaftsfotowettbewerb des Forschungsrats für Ingenieurwissenschaften und Physikalische Wissenschaften 2018 bezeichnet wird.
Das Foto wurde in einem Labor der Universität Oxford aufgenommen. Hier hat Nadlinger es nun getan: Er benutzte zwei Metallelektroden, die zwei Millimeter voneinander entfernt waren, um das Strontiumatom fast bewegungslos zu halten.
Apropos Atomtyp (und zurück zu diesen Schultagen): Es gibt über 109 verschiedene Atomtypen, einen für jedes Element im Periodensystem.
Nadlinger verwendete wegen seiner Größe ein Strontiumatom - es besteht aus 38 Protonen und hat einen Durchmesser von satten wenigen Millionstel Millimetern.
Das Atom wurde dann mit Lasern gestrahlt.
David Nadlinger / EPSRCDas Bild des Atoms wurde vergrößert.
Dieser Trick, das Atom mit einem Hochleistungslaser zu treffen, macht das Atom viel heller. Dadurch werden auch die Elektronen, die das Atom umkreisen, energetisiert. Gelegentlich geben die angeregten Elektronen Licht ab. Wenn sie genug Licht abgeben, kann eine Kamera das Atom einfangen.
Trotz all dieser Arbeit und obwohl das Atom sichtbar ist, ist es immer noch nicht leicht zu sehen. Man muss sehr genau in die Mitte des Fotos schauen. Dieser schwache blaue Punkt, der von einem blau-violetten Laser beleuchtet wird, ist das Atom.
Und selbst mit dem von Nadlinger konstruierten Aufbau ist das Atom zu schwach, um es mit Ausrüstung aufzunehmen. Obwohl kein Mikroskop erforderlich war, wurde das Bild mit einer normalen Kamera unter Verwendung einer Langzeitbelichtung aufgenommen.
Was macht es so cool?
Es hat im Grunde mit der Quantentheorie zu tun. Es gilt als eine der erfolgreichsten Naturtheorien. Aber die Quantenwelt ist so kompliziert, dass das Wichtigste, was man wissen muss, ist, dass sie selbst die etabliertesten Wissenschaftler weiterhin verblüfft. In einem PBS-Artikel heißt es: "Physiker und Wissenschaftsphilosophen können sich nur darauf einigen, dass es keinen wirklichen Konsens darüber gibt, was die Quantentheorie tatsächlich über die Welt sagt."
Die grundlegendste Erklärung hat damit zu tun, dass sich ein Teilchen wahrscheinlich von Punkt A nach B bewegt.
Nadlinger wird mit den Worten zitiert: "Die Idee, ein einzelnes Atom mit bloßem Auge sehen zu können, hatte mich als wunderbar direkte und viszerale Brücke zwischen der winzigen Quantenwelt und unserer makroskopischen Realität empfunden."
Es lässt auch Zweifel aufkommen, wie sicher wir uns der sichersten Dinge sind. Es gibt einige wissenschaftliche Theorien, die es schon so lange gibt, dass sie als harte Tatsache angesehen werden. Fotos wie dieses werfen die Frage auf, wie viel wir wirklich wissen.