Csapdába ejtett atom fotóján ámul a világ

Nem csoda, hogy megnyerte az angliai Fizikai Tudományok Kutatási Tanácsa (Physical Sciences Research Council, EPSRC) 2017-es fotópályázatát ez a kép:

David Nadlinger, az oxfordi egyetem fizikusának fotóján egy ioncsapdába ejtett, pozitív töltésű stronciumatom (azaz annak kationja) látható: az a halványkék pont, ott, a kép közepén, a két ceruzaszerű hegyben végződő fémrúd közti szűk fekete térben. Hogy mi ebben a nagy szám, amiért a fotó vitán felül lett az EPRSC pályázatának fődíjasa?

A 38-as rendszámú alkáliföldfém egyetlen atomja elektronjától megfosztva lebeg csaknem mozdulatlanul, csapdába ejtve a két fémelektróda által létrehozott elektromágneses térben. A kísérlethez használt vákuumkamrában a két tűhegy közti távolság körülbelül két milliméter. Az, hogy szabad szemmel látható az amúgy nem különösebben nagy stronciumion, már önmagában szokatlan: elemi részecskékről leginkább elektronmikroszkópos felvételeket szoktunk látni. És igen, igazából itt rejlik a fotó különlegessége.

A szabad szemmel nem látható, pozitív töltésű alkáliföldfém részecskét kék-ibolya lézerrel világította meg a kísérlet során Nadlinger. A stronciumion a fotonok egy részét elnyelte, majd kisugározta, azaz világítani kezdett. Mindezt olyan intenzitással és sebességgel tette, hogy egy közönséges, kereskedelmi forgalomban kapható digitális kamerával is le lehetett fényképezni.

A fotó egy Canon EOS 5D Mark II digitális tükörreflexes kamerával, egy olcsó, 50 mm-es 1,8-as fényerejű objektívvel, valamint a makrofotó elkészítéséhez szükséges közgyűrűsorral készült. Az amúgy fémszínű kísérleti berendezést színes fóliákkal módosított vakukkal világította meg a fotós. A vákuumkamra ablakán át, állványról, hosszú záridővel készült felvételen jól kivehető a fénnyel aktivált stronciumion felvillanása.

Az, hogy szabad szemmel is látható egy atom, csodálatosan közvetlen és zsigeri átmenetként éltem meg a miniatűr kvantumvilág és a mi makroszkópikus valóságunk közt

– kommentálta képét a fotós.

David Nadlinger amúgy nemcsak a fotó elkészítéséhez használta a Clarendon laboratórium drága készülékeit, a kutató kvantumfizikai kísérleteket végez a lézeres berendezéssel, leginkább a jövő kvantumszámítógépeinek építéséhez keres megoldásokat. A mellékesen, egy csendes vasárnap délután készített fotóval fődíjat nyerni mindenképp jó előjelnek tűnik.