سرانجام اولین تصویر از اتم گرفته شد

اتم‌ها واقعا کوچک‌‌‌ هستند، بسیار کوچک‌تر‌ از آنچه که شما فکر کنید. هرگز با چشمان غیر‌ مسلح قادر به دیدن آن نخواهید بود و حتی با قوی‌ترین میکروسکوپ‌ها نیز دیدن آنها تقریبا امکان‌پذیر نیست.

حداقل این حقیقت تاکنون درست بوده اما اخیرا در یک تصویر، عکسی از یک اتم تنها در حالی که درون یک میدان مغناطیسی شناور است، نشان داده شده و خوشبختانه آنقدر بزرگ هست که حتی بدون هیچ نوع میکروسکوپی قابل دیدن باشد.

این عکس توسط دیوید نادلینگر (David Nadlinger) گرفته شده که نام آن را “اتم تنها در یک تله یونی” گذاشته است که در مسابقه عکاسی انجمن علمی تحقیقاتی فیزیک و مهندسی (Engineering and Physical Sciences Research Council) یا EPSRC سال 2018 حایز رتبه برتر شد. در عکس شما شاهد یک تک اتم از عنصر استرانسیم (Strontium) هستید که درون یک میدان مغناطیسی قدرتمند که توسط لیزر‌ها ایجاد شده، قرار گرفته و موجب انتشار نور شده است.

با اینکه اتم اکنون قابل مشاهده شده اما هنوز هم آن‌قدر واضح نیست که به آسانی دیده شود. اگر شما با دقت به مرکز تصویر نگاه کنید، یک نقطه آبی رنگ ضعیف را خواهید دید. این نقطه آبی همان اتم استراتسیم است که توسط یک لیزر با اشعه آبی- بنفش روشن شده است.

از این دستگاه خاص به دلیل اندازه اتم استرانسیوم استفاده شده است، اتم استرانسیوم دارای 38 پروتون بوده و قطر اتم استرانسیوم تنها چند میلیونیوم یک میلی‌متر است و خب طبیعتا باز هم بسیار کوچک‌تر از آن است که بتوان آن را دید، به خاطر همین با به‌کارگیری این سیستم هوشمندانه و درخشان‌تر کردن اتم، دیدن آن را امکان پذیر کرده‌اند.

اتم استرانسیوم موجود در این تصویر، با لیزر‌های بسیار قدرتمند مورد اصابت قرار داده شده که موجب می‌گردد الکترون‌هایی که به دور هسته در حال چرخش هستند، انرژی بیشتری بگیرند. گاهی اوقات این الکترون‌های دریافت کننده انرژی، از خود نور ساطع می‌کنند. پس تنها کار لازم برای مشاهده اتم، بالا بردن سطح انرژی الکترون‌ها در اطراف اتم به میزان کافی است تا از خود نور منتشر کنند و بتوان با یک دوربین معمولی از اتم تصویربرداری کرد.

با این حال این بدین معنا نیست که شما قادرید با چشم غیر مسلح اتم را ببینید، زیرا این تصویر یک عکس با نوردهی طولانی مدت است به این معنی که حتی با وجود نور لیزری قدرتمند، باز هم بدون تجهیزات خاص، نور حاصله بسیار ضعیف‌تر از آن است که شما بتوانید در همان زمان، نور ایجاد شده را ببینید. اما در هر حال با توجه به اینکه اتم بسیار کوچک‌تر از آن است که شما در طول زندگی خود با آن برخورد مستقیم داشته باشید، باید اقرار کرد که این تصویر نزدیک‌ترین و بهترین نمای موجود از یک اتم است که احتمالا تاکنون مشاهده کرده‌اید.