Möchten Sie ein Atom sehen? Hier ist ein Bild eines einzelnen Atoms, das mit bloßem Auge vollständig sichtbar ist.
Alle normale Materie im Universum besteht aus winzigen Bausteinen, die zu klein sind, um mit bloßem Auge gesehen zu werden. Aber wir Menschen würden uns doch nicht von den physischen Einschränkungen unserer Augen davon abhalten lassen, das zu sehen, was wir sehen wollen, oder?
Der Durchbruch in der Atombildgebung hat Auswirkungen und Anwendungen für Physik und Ingenieurwesen und ermöglicht uns die erstaunliche Möglichkeit, Atomstrukturen in hoher Auflösung und dreidimensional zu untersuchen. Wir können dies für alle Bereiche nutzen, von der Materialwissenschaft bis zur Quantenkommunikation.
Per Definition ist ein Atom die grundlegende Einheit der Materie, bestehend aus einem zentralen Atomkern, der von einer Wolke negativ geladener Elektronen umgeben ist. Atome sind unglaublich klein und haben einen Durchmesser von nur wenigen Zehntel Nanometern. Tatsächlich sind sie so klein, dass man sie selbst mit modernsten Mikroskopen mit bloßem Auge nicht erkennen kann.
Ein kürzlich veröffentlichtes Bild zeigt jedoch die Form eines Atoms, das in einem elektrischen Feld schwebt, und es ist „groß“ genug, um mit bloßem Auge sichtbar zu sein, ohne dass hierfür ein Mikroskop erforderlich wäre.
Dieses unglaubliche Foto des Fotografen David Nadlinger mit dem Titel „Einzelnes Atom in einer Ionenfalle“ ist auch der Gewinner des Wissenschaftsfotografie-Wettbewerbs des britischen Engineering and Physical Sciences Research Council und zeigt die Form eines einzelnen Strontiumatoms, das in ein starkes elektrisches Feld eingetaucht und von einem Laserstrahl getroffen wird, wodurch das Atom Licht aussendet.
Obwohl das einzelne Strontiumatom in diesem Bild mit bloßem Auge sichtbar ist, muss man seine Augen anstrengen und genau fokussieren, um es zu erkennen. Genauer gesagt, wenn man genau in die Bildmitte schaut, erkennt man einen winzigen, schwachen blauen Punkt. Das ist das Strontiumatom, beleuchtet von einem blau-violetten Laser.
Strontium wurde aufgrund der Atomgröße des Erdalkalielements als Star des Fotos ausgewählt. Strontium hat eine Ordnungszahl von 38 Protonen und einen Durchmesser von wenigen Millionstel Millimetern. Normalerweise ist diese Größe zu klein, um mit bloßem Auge erkannt zu werden. Wissenschaftler nutzten jedoch einen cleveren Trick, um die Atome deutlich heller erscheinen zu lassen.
Das Strontiumatom im Foto wurde mit einem Hochleistungslaser bestrahlt, wodurch die Elektronen, die das Atom umkreisen, angeregt wurden. Diese angeregten Elektronen emittieren helles Licht. Sobald sie genügend Energie erreicht haben, emittieren die Elektronen Licht, das stark genug ist, um mit einer herkömmlichen Kamera ein Bild des Atoms aufzunehmen.
Das bedeutet jedoch nicht, dass Sie das Atom mit bloßem Auge vollständig erkennen können. Das obige Bild ist eine Langzeitbelichtung, d. h. das intensive Licht der Elektronen des Strontiumatoms ist für das menschliche Auge noch zu schwach. Stattdessen müssen Sie die Langzeitbelichtungsfunktion Ihrer Kamera nutzen, um genügend Licht vom Atom einzufangen, damit es im Bild sichtbar wird.
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