นี่คือภาพถ่ายของอะตอมเดี่ยวซึ่งมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า

คุณต้องการดูอะตอมไหม?นี่คือภาพของอะตอมเดี่ยวซึ่งสามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า

• อะตอมมีขนาดเล็กมากจนแทบเป็นไปไม่ได้ที่จะมองเห็นได้หากไม่มีกล้องจุลทรรศน์
• แต่ตอนนี้ ภาพถ่ายอะตอมที่ได้รับรางวัลแสดงให้เห็นอนุภาคเดี่ยวในสนามไฟฟ้า และคุณสามารถมองเห็นมันได้ด้วยตาเปล่าหากคุณมองอย่างใกล้ชิด
• นี่คืออะตอมสตรอนเซียมซึ่งมีโปรตอน 38 โปรตอน เส้นผ่านศูนย์กลางของอะตอมสตรอนเซียมคือไม่กี่ล้านมิลลิเมตร

สสารธรรมดาทั้งหมดในจักรวาลประกอบด้วยหน่วยย่อยๆ เล็กเกินกว่าจะมองเห็นด้วยตาเปล่า แต่พวกเราในฐานะมนุษย์ก็คงไม่ยอมให้ข้อจำกัดทางกายภาพของดวงตามาขัดขวางไม่ให้เรามองสิ่งที่เราอยากเห็นได้หรอกใช่ไหม?

ความก้าวหน้าทางการถ่ายภาพอะตอมมีความหมายและมีการประยุกต์ใช้ในทางฟิสิกส์และวิศวกรรมศาสตร์ ช่วยให้เราสามารถศึกษาโครงสร้างอะตอมในความละเอียดสูงและสามมิติได้อย่างน่าทึ่ง เราสามารถใช้สิ่งนี้ได้สำหรับทุกอย่างตั้งแต่วิทยาศาสตร์วัสดุจนถึงการสื่อสารเชิงควอนตัม

ตามคำจำกัดความ อะตอมคือหน่วยพื้นฐานของสสารที่ประกอบด้วยนิวเคลียสอยู่ตรงกลางซึ่งล้อมรอบด้วยกลุ่มอิเล็กตรอนที่มีประจุลบ อะตอมมีขนาดเล็กมาก โดยมีเส้นผ่านศูนย์กลางเพียงไม่กี่ในสิบของนาโนเมตรเท่านั้น ในความเป็นจริง พวกมันมีขนาดเล็กมากจนไม่สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า แม้จะใช้กล้องจุลทรรศน์ที่ทันสมัยที่สุดก็ตาม

อย่างไรก็ตาม รูปภาพที่เพิ่งเผยแพร่แสดงให้เห็นรูปร่างของอะตอมที่ลอยอยู่ในสนามไฟฟ้า และมีความ "ใหญ่" เพียงพอที่จะมองเห็นได้ด้วยตาเปล่าโดยไม่จำเป็นต้องใช้กล้องจุลทรรศน์ใดๆ

ภาพถ่ายที่น่าเหลือเชื่อนี้เป็นของช่างภาพ David Nadlinger และมีชื่อว่า“อะตอมเดี่ยวในกับดักไอออน ” ภาพนี้ซึ่งเป็นภาพที่ชนะการแข่งขันถ่ายภาพวิทยาศาสตร์ของสภาวิจัยวิศวกรรมศาสตร์และวิทยาศาสตร์กายภาพของสหราชอาณาจักรด้วย แสดงให้เห็นรูปร่างของอะตอมสตรอนเซียมเพียงอะตอมเดียวที่จมอยู่ในสนามไฟฟ้าแรงสูง และถูกยิงด้วยลำแสงเลเซอร์ ทำให้อะตอมเปล่งแสงออกมา

แม้ว่าจะมองเห็นอะตอมสตรอนเซียมตัวเดียวในภาพนี้ได้ด้วยตาเปล่า แต่คุณจะต้องเพ่งตาและมองอย่างใกล้ชิดเพื่อดูมัน โดยเฉพาะอย่างยิ่งหากคุณมองอย่างใกล้ชิดที่บริเวณกึ่งกลางของภาพถ่าย คุณจะเห็นจุดสีฟ้าเล็กๆ หนึ่งจุด นั่นคืออะตอมสตรอนเซียมที่ได้รับการส่องสว่างโดยเลเซอร์สีน้ำเงินม่วง

สตรอนเซียมถูกเลือกให้เป็น “ตัวเอก” ของภาพถ่ายเนื่องจากขนาดอะตอมของธาตุโลหะอัลคาไลน์เอิร์ธชนิดนี้ สตรอนเซียมมีเลขอะตอม 38 โปรตอน และอะตอมสตรอนเซียมมีเส้นผ่านศูนย์กลางเพียงไม่กี่ล้านมิลลิเมตร โดยปกติแล้วขนาดนี้ยังคงเล็กเกินไปที่จะมองเห็นด้วยตาเปล่า แต่อย่างไรก็ตาม นักวิทยาศาสตร์ได้ใช้เคล็ดลับอันชาญฉลาดเพื่อทำให้อะตอมดูสว่างขึ้นมาก

ด้วยเหตุนี้ อะตอมสตรอนเซียมในภาพถ่ายจึงได้รับการฉายแสงเลเซอร์กำลังสูง ส่งผลให้อิเล็กตรอนที่โคจรรอบอะตอมได้รับพลังงาน อิเล็กตรอนที่มีพลังงานเหล่านี้ปล่อยแสงสว่างออกมา เมื่อมีพลังงานเพียงพอ อิเล็กตรอนจะเปล่งแสงที่แรงพอที่กล้องทั่วไปจะจับภาพอะตอมได้

อย่างไรก็ตาม นั่นไม่ได้หมายความว่าคุณจะสามารถมองเห็นอะตอมได้ทั้งหมดด้วยตาเปล่า ภาพด้านบนเป็นภาพถ่ายแบบเปิดรับแสงนาน ซึ่งหมายความว่าในความเป็นจริง แสงเข้มข้นที่ปล่อยออกมาจากอิเล็กตรอนของอะตอมสตรอนเซียมยังคงสลัวเกินไปที่สายตาของมนุษย์จะรับรู้ได้ แทนที่จะทำอย่างนั้น คุณต้องใช้คุณสมบัติการเปิดรับแสงนานของกล้องเพื่อ "รวบรวม" แสงที่ปล่อยออกมาจากอะตอมในปริมาณที่เพียงพอและนำมาใส่ในภาพถ่ายให้มองเห็นได้