Kā Students Nofotografēja Vienu Atomu Ar Veikalā Iegādātu Kameru

{h1}

Brīdinājums: kameras atomi var šķist lielāki nekā patiesībā.

Apskatiet cieši, un jūs redzēsit: bāls, purpursarkans pikselis, kas karājas melnā laukā starp divām cilindriskām adatām. Tas, kas izskatās kā mirdzošs putekļu plankums, patiesībā ir kaut kas daudz, daudz mazāks: viens stroncija atoms, izolēts jonā. slazdošanas mašīna Oksfordas universitātē.

Tas ir mazs. Tiešām mazs. Katrs atoms ir aptuveni 0,25 nanometru (vai metra miljardās daļas); miljardiem atomu ērti ietilptu vienā sarkanā asins šūnā.

Kā nofotografēt kaut ko tādu, kas šķietami bezgala mazs? Viens fotogrāfs Deivids Nadlingers izmantoja parasto digitālo fotokameru, taču viņam bija kāda palīdzība, uzstādot uzņemto filmu, pateicoties Oksfordas Ion Trap Quantum Computing laboratorijai, kur viņš strādā par savu doktora grādu. Nadlingers 12. februārī ieguva pirmo vietu nacionālajā zinātnes fotogrāfiju konkursā, ko organizēja Inženierzinātņu un fizisko zinātņu pētniecības padome, lai iemūžinātu šo reto viena apgaismotā atoma fotoattēlu.

"Es domāju, ka tas, kas padara šo attēlu cilvēkiem īpaši interesantu, ir tas, ka jūs varat redzēt apkārtējo aparātu," Nadlingers stāstīja WordsSideKick.com. "Un es domāju, ka cilvēkus pārsteidz arī tas, cik liels šeit izskatās atoms.… Es ceru, ka es neatgādinu 100 gadus ilgu zinātnes izglītību ar šo fotogrāfiju - atomi patiesībā ir neticami mazi!"

Lai būtu skaidrs, Nadlingers sacīja, ka purpura plankums šīs fotogrāfijas centrā nav paša stroncija atoma patiesais izmērs; tas ir apgaismojums no apkārtējo lāzeru masīva, ko atoms izstaro atkārtoti. Peldoties noteiktā zilās gaismas viļņa garumā, stroncijs rada simtiem reižu platāku mirdzumu nekā paša atoma rādiuss (kas ir apmēram ceturtdaļa nanometra jeb 2,5x10 līdz -7 metriem, sacīja Nadlingers). Šis mirdzums būtu tik tikko uztverams ar neapbruņotu aci, bet tas parādās, nedaudz manipulējot ar kameru.

Skatieties uzmanīgi: šis purpursarkanais punkts ir gaismas diode, kas izdalās no viena stroncija atoma.

Skatieties uzmanīgi: šis purpursarkanais punkts ir gaismas diode, kas izdalās no viena stroncija atoma.

Kredīts: Deivids Nadlingers / Oksfordas Universitāte

"Šķietamais izmērs, ko redzat attēlā, ir tas, ko mēs saucam par optisko aberāciju," sacīja Nadlingers. "Objektīvs, kuru mēs caur to redzam, nav ideāls - arī tas ir nedaudz ārpus fokusa un nedaudz pārgaismots. Jūs to varētu salīdzināt ar skatu uz zvaigznēm nakts debesīs, kuras izskatās spilgtas, bet patiesībā ir daudz, daudz mazākas par izmēru. tie, šķiet, ir tikai tāpēc, ka mūsu acīm (vai kamerai) nav pietiekamas izšķirtspējas, lai tās apstrādātu. "

Tātad nav iespējams redzēt vienu atomu ar neapbruņotu aci. Ieslodzīt laboratorijā tomēr ir nedaudz vairāk.

Lai noķertu jonu aiz pirksta

Lai viena atoma kameru varētu sagatavot šādi, pētniekiem vispirms tas jāpārvērš par jonu: atomu ar nevienmērīgu protonu un elektronu skaitu, piešķirot tam pozitīvu vai negatīvu tīro lādiņu. "Mēs vienmēr varam notvert lādētas daļiņas," sacīja Nadlingers. "Tātad, mēs ņemam neitrālu stroncija atomu plūsmu, kas nāk no krāsns, un pie tiem spīd lāzerus, lai tos selektīvi fotojonizētu. Tādā veidā mēs varam izveidot atsevišķus jonus."

Ievietojot jonu slazdošanas aparātā, atsevišķos atomus notur vietā ar četriem asmeņu formas elektrodiem, piemēram, tiem, kas Nadlingera fotoattēlā redzami virs un zem stroncija plankuma (divi papildu elektrodi nav skatāmi). Šie elektrodi rada strāvu, kas notur atomu fiksētu uz vertikālās ass; divi adatas formas cilindri abās atoma pusēs to notur horizontāli.

Šīm elektrodiem sadarbojoties, tās rada to, ko sauc par rotējošu seglu potenciālu. "Tiešsaistē var redzēt videoklipus, kur cilvēki burtiski ņem seglu, pagriež to un ieliek tam bumbiņu; pagriešanās dēļ bumba faktiski paliek seglu centrā. Tātad tas ir tas, ko šie elektrodi dara, lai ierobežotu jonu," Nadlingers sacīja.

Tiklīdz atoms ir norobežots, atomam trāpa virkne lāzeru, kas izkliedē gaismu visos virzienos; Nadlingera fotoattēlā visā fonā var redzēt zilā lāzera pēdas. Izmantojot šo sistēmu, pētnieki potenciāli var ieslodzīt simtiem jonu virknes starp mazajiem elektrodiem, iegūstot satriecošus attēlus.

"Mūsu vietnē ir attēls ar deviņiem joniem, kas iesprostoti virknē," sacīja Nadlingers. "Runājot par zinātni, tas patiesībā ir daudz interesantāk nekā ar vienu spilgtu pikseļu, kuru ieskauj jonu slazds. Bet, lai ilustrētu koncepciju, tas varētu būt pievilcīgāk."

Nadlingers neuzskata, ka viņš ir pirmais pētnieks, kurš uzņēmis šādu fotogrāfiju, taču viņš, iespējams, ir visveiksmīgākais, piesaistot sabiedrības uzmanību vienam.

"Grupa, kuru vadīja Hanss Dehmelts, jonu slazdošanas pionieris un Nobela prēmijas laureāts [1989. gadā], savulaik nofotografēja vienu bārija atomu viņu laboratorijā," sacīja Nadlingers. "Tas bija viens spilgts plankums uz tumša fona, izņemot atsevišķu lāzera izkliedi. Tur ir šis stāsts, ka viņi šo attēlu iesniedza dažiem konferences darbiem - un attēlu redaktors vienkārši apzīmogoja jonu, jo viņš uzskatīja, ka tas ir putekļu plankums. "

Sākotnēji publicēts vietnē WordsSideKick.com.


Video Papildinājums: .




Pētniecība


Deivids Hanters Habels
Deivids Hanters Habels

Nfl Risina Smadzeņu Traumu Ar Armijas Ķiveres Sensoriem
Nfl Risina Smadzeņu Traumu Ar Armijas Ķiveres Sensoriem

Zinātne Ziņas


Kas Ir Kombucha?
Kas Ir Kombucha?

Atrasti 38 Mazuļu Galvaskausi No Dīvaina Juras Laikmeta Laikmeta Zīdītājiem
Atrasti 38 Mazuļu Galvaskausi No Dīvaina Juras Laikmeta Laikmeta Zīdītājiem

Oklahomas Posms Lielākais Novembra Tornado Ierakstos
Oklahomas Posms Lielākais Novembra Tornado Ierakstos

Masu Šaušanas Psiholoģija
Masu Šaušanas Psiholoģija

Patiesais Iemesls Ai Drīz Vien Netiks Pārņemts
Patiesais Iemesls Ai Drīz Vien Netiks Pārņemts


LV.WordsSideKick.com
Visas Tiesības Aizsargātas!
Pavairošana Materiālu Atļauts Tikai Prostanovkoy Aktīvu Saiti Uz Vietni LV.WordsSideKick.com

© 2005–2020 LV.WordsSideKick.com