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到高中结束时,我们大多数人都知道原子是什么。它们是元素周期表中元素的最基本形式。它们是一个微小的球体,理论上构成了宇宙中的一切,从我们身体的细胞到我们呼吸的空气。它们可以分裂成原子弹。有时候它们被描绘成圆形质子和轨道电子的太阳系,虽然当然不是它们的外观。正如科学中的许多概念一样,关于原子的棘手问题在于我们不可能 看到 他们。
但是,由国家工程与物理科学研究委员会(EPSRC)组织的着名的英国科学摄影比赛中的获奖照片改变了这一点。这张照片由牛津大学量子物理学家David Nadlinger博士拍摄,名为“离子陷阱中的单原子”。标题是自我解释的:Nadlinger在一个称为离子阱的装置中从字面上捕获了一个单个原子的照片。最接近科学家的人是这样做的,当时格里菲斯大学的研究人员拍摄了这张照片 阴影 2012年的一个原子。
但这里是纳德林格的原子,充满了微不足道的荣耀。你可能不得不眯着眼睛。
放大陷阱之间的空间可以看到更好的原子视图,Nadlinger在描述Carl Sagan关于我们星球的永恒言论时描述了这一点。
“能够用肉眼看到单个原子的想法让我感到震惊,因为它是微小的量子世界和我们的宏观现实之间的奇妙直接和内在的桥梁,”Nadlinger在EPSRC声明中说。 “一个背后的计算显示了数字在我身边,当我带着相机和三脚架在实验室出现一个安静的星期天下午时,我得到了这个特殊的小蓝色圆点图片的奖励。 “。
离子阱是一系列使用磁场和电场捕获单个带电粒子(离子只是没有稳定数量电子的原子)的器件,这对于研究时间和量子计算的量子物理学家很有用。为防止原子缩小,陷阱采用超高真空室。 Nadlinger拍摄了这张照片,将他的相机指向了这个房间的窗户,捕获了两根针之间2毫米空间中的原子。
这张照片中的原子是带正电荷的锶离子;当足够的这些离子结合在一起时,它们就形成了我们所知的银色金属锶。但由于我们只能看到反射光线的东西,Nadlinger用特定的蓝紫激光照射原子,这使得原子吸收并重新发射足够的光线,以便拍摄长时间曝光的照片。
Nadlinger的照片可能不会让科学学生更容易理解原子的量子结构,这需要将其分解为更小的,不可能拍摄的部分。但至少它为我们挣扎的大脑提供了一些有形的东西。