El ganador del concurso de fotografía Top Science captura un solo átomo

Al final de la escuela secundaria, la mayoría de nosotros teníamos una idea de lo que es un átomo. Son las formas más básicas de los elementos en la tabla periódica. Son esferas diminutas que, en teoría, constituyen todo en el universo, desde las células de nuestros cuerpos hasta el aire que respiramos. Se pueden dividir para crear una bomba atómica. A veces se dibujan como sistemas solares de protones redondos y electrones en órbita, aunque, por supuesto, no es así como se ven. Al igual que con tantos conceptos en ciencia, lo difícil de los átomos es que realmente no podemos ver ellos.

Pero la foto ganadora en un prestigioso concurso de fotografía científica de todo el Reino Unido organizado por el Consejo de Investigación de Ciencias Físicas y de Ingeniería (EPSRC) de la nación ha cambiado eso. La foto, tomada por el físico cuántico de la Universidad de Oxford David Nadlinger, Ph.D., se titula 'Único átomo en una trampa de iones'. El título se explica por sí mismo: Nadlinger capturó literalmente una foto de un solo átomo en un dispositivo llamado una trampa de iones. Los científicos más cercanos han llegado a hacer esto cuando los investigadores de la Universidad de Griffith fotografiaron el sombra de un átomo en 2012.

Pero aquí está el átomo de Nadlinger, en toda su minúscula gloria. Puede que tengas que entrecerrar los ojos.

Acercarse al espacio entre la trampa muestra una vista ligeramente mejor del átomo, que Nadlinger describió con una referencia a las palabras atemporales de Carl Sagan sobre nuestro planeta.

"La idea de poder ver un solo átomo a simple vista me pareció un puente maravillosamente directo y visceral entre el minúsculo mundo cuántico y nuestra realidad macroscópica", dijo Nadlinger en un comunicado del EPSRC. "Un cálculo de la parte posterior del sobre mostró que los números estaban de mi lado, y cuando salí al laboratorio con una cámara y trípodes un tranquilo domingo por la tarde, fui recompensado con esta imagen particular de un pequeño punto azul pálido.. ”

Las trampas de iones son una familia de dispositivos que usan campos magnéticos y eléctricos para capturar partículas individuales cargadas (los iones son solo átomos que no tienen un número estable de electrones), que son útiles para los físicos cuánticos que estudian el tiempo y la computación cuántica. Para evitar que el átomo se aleje, la trampa emplea una cámara de vacío ultraalta. Nadlinger tomó esta foto apuntando su cámara a través de una ventana de esta cámara, capturando el átomo atrapado en el espacio de 2 milímetros entre dos agujas.

El átomo en esta foto es un ion cargado positivamente de estroncio; cuando hay suficiente cantidad de estos iones en red, forman lo que conocemos como el estroncio de metal plateado. Pero como solo podemos ver cosas que reflejan la luz, Nadlinger iluminó el átomo con un láser azul violeta específico, lo que hizo que el átomo absorbiera y reemitiera suficiente luz para que la fotografía de larga exposición la capturara.

La fotografía de Nadlinger puede no facilitar a los estudiantes de ciencias comprender la estructura cuántica del átomo, lo que requiere dividirlo en partes aún más pequeñas e imposibles de fotografiar. Pero al menos proporciona a nuestros cerebros con dificultades algo tangible para trabajar.