תמונה אמיתית של אטום בודד!

הביטו רגע על שיערה אחת בגופכם – היא די דקה. כמה אטומים ניתן לסדר על הקוטר (עובי) שלה?
בחישוב די בסיסי, כמה מאות אלפי עד מיליון אטומים.
אם אטום הוא כל כך קטן, איך אנחנו רואים אותו בתמונה?

האטום שבתמונה, מסוג סטרונציום, נלכד באמצעות שדה חשמלי בין שתי אלקטרודות, ונראה במצלמה בזכות אור לייזר שפוגע בו. התמונה המרשימה הזו צולמה במעבדה של אוניברסיטת אוקספורד וזכתה בפרס הלאומי הבריטי לצילום מדעי, ובצדק.

כדי ללכוד ולצלם את האטום הבודד הזה, חוקרים באוניברסיטת אוקספורד משתמשים בשיטה מיוחדת מאוד: הם לוכדים את האטום בשדה חשמלי שמחזיק אותו במקום. לאחר מכן הם מאירים אותו עם לייזר, מה שגורם לאטום לפלוט אור קטן. האור הזה הוא מה שאנחנו רואים בתמונה. האתגר הגדול היה לקלוט את כמות האור הקטנה הזאת, שחלשה פי מיליארדים מהאור שנדרש לנו כדי לראות באופן רגיל. בדיוק בגלל זה התמונה הזאת כל כך מיוחדת ונדירה.

ולמה בכלל רוצים לצלם אטומים בודדים?
כשחוקרים מצליחים לראות אטום אחד ולשלוט בו, זה פותח את הדרך לפיתוח טכנולוגיות עתידיות פורצות דרך, כמו מחשבים קוונטיים. במחשבים כאלה, אטומים בודדים ישמשו לביצוע חישובים מסובכים במהירויות שאפילו המחשבים הכי מתקדמים של היום לא יכולים להשיג. בנוסף, היכולת לשלוט באטום אחד ולמדוד אותו בדיוק עצום יכולה לסייע בפיתוח שעונים אטומיים מדויקים במיוחד, מכשירי מדידה חדשניים, ואפילו שיטות הצפנה מתקדמות.

Image Credit – David Nadlinger, University of Oxford