Атоми дуже малі, вони настільки малі, що людина розгледіти їх не може, навіть за допомогою потужних мікроскопів. Але, як це не парадоксально, на якому фото атома (а не просто картинці) ви можете побачити чатсицю неозброєним оком. Сьогодні ми розповімо вам про те, як було зроблено реальне фото атома.
Це реальне фото атома під електронним мікроскопом зроблена Девідом Недлінгером і називається вона «Одиночний атом в іонній пастці». Пару років тому вона здобула перемогу в конкурсі на кращу наукову фотографію, що проводиться Дослідницькою радою інженерних і фізичних наук Великобританії. На фото зображений одиночний атом стронція в потужному електричному полі. На нього спрямовані лазери, через що атом випускає світло.
Що ми бачимо на знімку
Нехай частинку і видно, розглянути як виглядає атом на фото все одно непросто. Якщо ви пильно вдивитеся в центр фотографії, то помітите блакитну точку, що слабо світиться. Це і є атом стронцію, підсвічений синьо-фіолетовим лазером.
Примітно те, що атом був сфотографований звичайною цифровою камерою. На додаток до неї використовувалися спалахи зі світлофільтрами і подовжувальні кільця для макрозйомки. Під час підсвічування лазером атом стронція поглинув, а потім повторно випромінював фотони світла. Відбите світло і зафіксувала камера на довгій витримці. Атоми без мікроскопа можна побачити тільки на фото. Назва фото «Одиночний атом в іонній пастці». Що ж це за пастка? Її електричні поля генеруються електродами з металу. На фото атома стронція в мікроскопі поля склали два міліметри.
Стронцій в експерименті використовували через розмір: у стронція 38 протонів, і діаметр його атома - кілька мільйонних часток міліметра. Зазвичай такий дрібний об'єкт ми б не розгледіли, але вчені використовували трюк, щоб зробити атом яскравішим. Завдяки цьому і вийшло красиве фото атома.
Як зробили знімок
На фото атом під електронним мікроскопом освітлений високомічним лазером, через який електрони, що кружляють по орбіті навколо атома стронцію, отримують більше енергії і починають випускати світло. Як тільки заряджені електрони дали достатню кількість світла, найбільш звичайна камера змогла зробити справжнє фото атома.
Правда, якби ви особисто стояли поруч з цією установкою, то нічого б не побачили. Знімок зроблено за допомогою довгої витримки, оскільки без обладнання все це світло все одно не помітити. На жаль, іншого способу побачити реальний одиночний атом неозброєним оком у людини просто немає. Поки ні. Сподіваємося, що незабаром науковий світ знову порадує нас новими фото атомів.
Автор фотографії Девід Надлінгер зробив фото атома в мікроскопі через вікно камери надвисокого вакууму, в якій укладена іонна пастка. Ця техніка не нова, але Надлінгер вперше зробив це за допомогою звичайного фотоапарата. Відобразити як виглядає атом під мікроскопом на фото йому вдалося за допомогою камери Canon 5D Mk II.
Чим знімок цікавий для науки
В даний час іонні пастки повсюдно поширені. Безліч з них базується на взаємодії заряджених частинок з електромагнітним полем високої частоти. Британський вчений для свого фото атома під мікроскопом використовував квадрупольну іонну пастку, друга назва якої пастка Пауля. Пастки для іонів широко застосовуються для мас-спектрометрії - методу дослідження речовини при якому визначається концентрація компонентів у ньому - молекулярні масу, склад і формулу. Іонні пастки застосовуються, крім іншого, на хімічних виробництвах для фільтрації повітря.