La prima foto (rarissima) di un singolo atomo

L'immagine ha vinto il primo premio in un concorso fotografico scientifico condotto dal Consiglio di ricerca di Ingegneria e scienze fisiche con sede nel Regno Unito.

Di Marta Perroni
Pubblicato il 14 Feb. 2018 alle 12:06 Aggiornato il 27 Mar. 2018 alle 15:56
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Immagine di copertina
Credit: David Nadlinger / Università di Oxford / EPSRC

Il mondo della fotografia scientifica sta celebrando un giovane fisico quantistico candidato al dottorato all’Università di Oxford.

David Nadlinger è riuscito a scattare la foto di un singolo atomo di stronzio incandescente usando una normale macchina fotografica. L’atomo singolo, situato in una complessa rete di macchinari di laboratorio è stato illuminato da un laser mentre veniva sospeso in aria da due elettrodi distanti ciascuno 2 millimetri.

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L’immagine ha vinto il primo premio in un concorso fotografico scientifico condotto dal Consiglio di ricerca di Ingegneria e scienze fisiche (EPSRC) con sede nel Regno Unito.

“Quando viene illuminato da un laser di colore blu-viola, l’atomo assorbe e riemette le particelle luminose in modo sufficientemente rapido da consentire a una normale fotocamera di catturarlo in una fotografia a lunga esposizione” in questo modo spiega l’EPSRC come un atomo sia in qualche modo visibile ad una normale macchina fotografica.

Credit: David Nadlinger / Università di Oxford / EPSRC

“Nel centro dell’immagine, è visibile un piccolo punto luminoso: un singolo atomo di stronzio caricato positivamente. È tenuto quasi immobile dai campi elettrici che emanano dagli elettrodi metallici che lo circondano. […] Se illuminato da un laser di colore blu-viola, l’atomo assorbe e riemette le particelle luminose in modo sufficientemente rapido da consentire a una normale fotocamera di catturarlo in una fotografia a lunga esposizione.

Questa foto è stata scattata attraverso una finestra della camera a vuoto ultra alto che ospita la trappola. Gli ioni atomici raffreddati a laser forniscono una piattaforma incontaminata per esplorare e sfruttare le proprietà uniche della fisica quantistica. Sono usati per costruire orologi estremamente precisi o, come in questa ricerca, come elementi costitutivi per i futuri computer quantistici, che potrebbero affrontare problemi che ostacolano anche i più grandi supercomputer odierni” recita la didascalia ufficiale.

Nell’annuncio del premio, Nadlinger, ha ribadito il suo grande entusiasmo per la possibilità di rendere visibile una cosa tanto microscopica attraverso la fotografia convenzionale.

“L’idea di poter vedere un singolo atomo ad occhio nudo mi ha colpito, è come un ponte meravigliosamente diretto e viscerale tra il minuscolo mondo dei quanti e la nostra realtà macroscopica”, ha affermato.

Oltre all’utilizzo di tubi di prolunga, un accessorio per obiettivi che aumenta la lunghezza focale di un obiettivo esistente ed è tipicamente riservato a fotografie close-up estreme, Nadlinger ha usato la normale attrezzatura a cui la maggior parte dei fotografi ha accesso. Anche senza un impianto particolarmente complicato, la sua pazienza e la sua attenzione al dettaglio hanno dato i suoi frutti.

“Quando sono partito per il laboratorio con macchina fotografica e treppiedi, una tranquilla domenica pomeriggio”, ha detto, “sono stato ricompensato con questa particolare immagine di un puntino azzurro”.

La foto è stata scattata il 7 agosto 2017, utilizzando una reflex digitale Canon 5D Mark II, un obiettivo EF 50mm f / 1.8 Canon, prolunghe e due unità flash con gel colorati.

Prima di Nadlinger altri scienzati avevano provato con diverse tecniche e vari tipi di microscopi elettronici che possono essere usati per immortalare da insetti ad atomi pesanti (per esempio l’uranio). Nel 2008, Jannik Meyer, Allex Zettl e altri colleghi a l’Università della California, Berkeley, avevano ripreso alcuni atomi di idrogeno singoli.

IBM invece, nel 2009, aveva diffuso un’immagine del pentacene, molecola aromatiche, scoperte nel 1912 dai chimici britannici William Hobson Mills e Mildred May Gostling e studiate in chimica organica.
La loro struttura, o le strutture, sono note da lungo tempo, ma non era mai stato possibile vederle (e fotografarle) prima del 2009.

Queste molecole di pentacene sono mostrate su una scala Angstrom (10 ^ -10 m).

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