Catturata la prima foto di un singolo atomo : una svolta storica per la scienza

Otto anni fa, un fisico ha raggiunto un risultato senza precedenti: ha catturato l’immagine di un singolo atomo. Questa straordinaria scoperta ha vinto il primo premio al concorso di fotografia scientifica del Engineering and Physical Sciences Research Council (EPSRC) nel Regno Unito. Ma quale impatto ha avuto questa fotografia sulla scienza?

Cos’è un atomo?

Gli atomi sono costituiti da un nucleo, che contiene protoni e neutroni, con elettroni che orbitano attorno a questo nucleo. I protoni portano una carica positiva, gli elettroni una carica negativa, mentre i neutroni non hanno alcuna carica. Gli atomi sono classificati in base al numero di protoni, che determina l’elemento chimico. Esistono più di cento elementi chimici diversi, dal più semplice idrogeno al più complesso oganesson. Questi elementi possono combinarsi per formare molecole e, in ultima analisi, gli atomi sono i mattoni fondamentali della materia. Ogni cosa che vediamo, dall’aria che respiriamo alle galassie più lontane, è composta da atomi. Perciò, lo studio degli atomi è cruciale.

Tuttavia, studiare gli atomi è particolarmente impegnativo, poiché sono incredibilmente piccoli, misurando solo pochi decimi di nanometro di diametro (un nanometro è un miliardesimo di metro). Gli scienziati manipolano gli atomi usando campi elettromagnetici. Fino a poco tempo fa, però, i ricercatori potevano solo studiare atomi in gruppi, rendendo l’immagine di un singolo atomo di stronzio scattata dal fisico David Nadlinger dell’Università di Oxford ancora più straordinaria.

Un’impresa tecnica significativa

Per catturare questa immagine, l’atomo è stato prima raffreddato a una temperatura estremamente bassa usando un laser, quindi bloccato in posizione da campi magnetici. È stata quindi utilizzata una fotocamera speciale progettata per catturare singoli ioni, che ha illuminato l’atomo con un fascio di ioni, rendendolo visibile. Nella foto, l’atomo appare come un piccolo e brillante punto blu sospeso nel vuoto tra due elettrodi.

È importante notare che la foto originale è stata scattata in bianco e nero e successivamente colorata per migliorare la visibilità dell’atomo di stronzio. Inoltre, l’immagine non mostra direttamente il nucleo dell’atomo. Piuttosto, sono gli elettroni, che si muovono rapidamente attorno al nucleo, a interagire con la luce e creare un’immagine visibile. Pertanto, è la nuvola di elettroni attorno al nucleo che è visibile, non il nucleo stesso.

Perché scegliere lo stronzio?

Il fisico ha scelto lo stronzio per diverse ragioni. In primo luogo, è un elemento relativamente comune in natura, il che lo rende una scelta pratica per gli esperimenti di fisica quantistica. Inoltre, lo stronzio è particolarmente adatto per esperimenti di raffreddamento, essenziali per intrappolare un singolo atomo. Raffreddare l’atomo rallenta il suo movimento, permettendo di tenerlo fermo in posizione.

Infine, lo stronzio è affascinante per la ricerca sulla fisica quantistica poiché ha diversi isotopi, cioè diverse forme dell’elemento con un numero variabile di neutroni. Questo consente agli scienziati di condurre esperimenti comparativi per esplorare le proprietà quantistiche di ciascun isotopo.

Qual è l’impatto di questa scoperta sulla scienza?

Dopo la sua pubblicazione, questa fotografia ha vinto il concorso di fotografia scientifica dell’EPSRC, un riconoscimento ampiamente meritato, poiché da tempo i fisici cercavano di trovare modi per manipolare singoli atomi da studiare e utilizzare in applicazioni come il calcolo quantistico. Questa fotografia ha dimostrato che tali manipolazioni sono ora possibili.

La foto è stata anche elogiata per la sua incredibile capacità di catturare la bellezza della scienza e per aver “dato un volto” alla fisica quantistica. Da allora, ha guadagnato fama mondiale e suscitato entusiasmo per questo campo di studio particolarmente misterioso e complesso. Da quel momento, sono stati compiuti significativi progressi nella manipolazione e nel controllo di singoli atomi tramite esperimenti sempre più precisi.

Conclusione

La fotografia di questo singolo atomo di stronzio scattata da David Nadlinger rappresenta un significativo progresso nel campo della fisica quantistica. Questo traguardo tecnico ha dimostrato che gli scienziati sono ora in grado di manipolare e osservare singoli atomi, aprendo nuove strade per ricerche più precise. Comprendere meglio le proprietà quantistiche di questi atomi ha implicazioni importanti per lo sviluppo di tecnologie innovative, come il calcolo quantistico.

Questa immagine non è solo una testimonianza dell’ingegno scientifico, ma anche un simbolo della bellezza della scienza e della sua capacità di rendere tangibile l’invisibile. Il riconoscimento dell’EPSRC ha sottolineato l’importanza della ricerca fondamentale e il suo potenziale per trasformare la nostra comprensione della realtà. Catturando l’immaginazione di scienziati e pubblico di tutto il mondo, questa fotografia ha alimentato l’interesse e l’entusiasmo per l’esplorazione dei misteri quantistici. Attraverso scoperte come questa, continuiamo a spingere i limiti della nostra comprensione, aprendo la strada a future innovazioni che potrebbero rivoluzionare il nostro mondo.

Articoli simili :

Vota questo articolo

Lascia un commento