2018 Bilim Fotoğrafçılığı Ödülünü Kazanan İyon Tuzağı İçindeki Tek Atom

Yalnız bir atom fotoğrafı bir bilim fotoğrafı yarışmasında en iyi ödülü kazandı.

Atomlar bilindiği gibi çok küçüktür ve maddenin yapı taşlarıdır. Aslında o kadar küçüktür ki, en güçlü mikroskoplarla bile olsa çıplak gözle görmek imkansızdır. En azından yakın zamana kadar böyle olduğu bilinirdi. Yakın zaman içerisinde çekilen bir fotoğrafta, elektrik alanı içerisinde yüzen bir atom görüntülendi ve bu atom herhangi bir mikroskop yardımı bile olmadan görebilmek için yeterli büyüklükteydi.

David Nadlinger tarafından çekilen ve bir iyon tuzağı içindeki tek atom başlıklı fotoğraf, 2018 yılı Mühendislik ve Fiziksel Bilimler Araştırma Konseyinde Bilim Fotoğrafçılığı yarışmasını kazandı. Fotoğrafta, güçlü bir elektrik alanı içerisindeki tek bir stronsiyum atomu lazer ışığı yardımı ile aşırı enerji yüklenerek patlamaya maruz bırakılıp ışık yaymasına sebep olunuyor.

Fotoğrafta, atom görünür halde olmasına rağmen hala daha görmek yeterince kolay değil. Fotoğrafın merkezine çok yakından ve dikkatlice bakarsanız soluk mavi bir nokta görürsünüz. İşte bu soluk mavi nokta mavi-mor lazerle aydınlatılmış bir stronsiyum atomudur.

Burada kullanılan madde cihazı boyutu nedeniyle stronsiyum atomu kullanır. Stronsiyum atomu 38 protona sahiptir ve bu atomun çapı ise milimetrenin birkaç milyonda biridir. Normal şartlar altında bu atomu görebilmek için çok küçük bir boyuttur, ama madde cihazı atomu daha parlak hale getirmek için  farklı ve akıllıca bir yöntem kullanır.

Fotoğraftaki stronsiyum atomu, yüksek güce sahip lazer ışığına maruz bırakılır; bu da stronsiyum atomunun yörüngesinde bulunan elektronların aşırı enerjilenmesine sebep olur. Nadirde olsa enerji ile yüklenen bu elektronlar etrafa ışık yayarlar. Yeteri kadar enerjilenmiş olan elektronlar yeterli ışık yaydığında ise sıradan bir kamera ile bu atomu görüntülemek mümkündür.

Yine de, bu çıplak gözle atomu görebileceğimiz anlamına gelmiyor. Bu fotoğraf uzun pozlama yöntemi ile çekilmiştir, bu nedenle madde cihazı olmadan lazer ışığı tek başına hiç bir işe yaramayacaktır ve soluk bir görüntü alınacaktır. Ancak atomların inanılmaz derecede küçük olduğunu hayal ettiğimizde bile bu fotoğrafa bakmak muhtemelen çıplak gözle en yakından görebileceğimizdir.