هذه صورة لذرة واحدة، يمكن رؤيتها بالعين المجردة.

هل تريد رؤية الذرات؟ هذه صورة لذرة واحدة، يمكن رؤيتها بالكامل بالعين المجردة.

• الذرات صغيرة جدًا لدرجة أنه يكاد يكون من المستحيل رؤيتها بدون مجهر.
• ولكن الآن، تظهر صورة ذرة حائزة على جائزة جسيمًا واحدًا في مجال كهربائي، ويمكنك رؤيته بالعين المجردة إذا نظرت عن كثب.
• هذه هي ذرة السترونشيوم، التي تحتوي على 38 بروتون؛ يبلغ قطر ذرة السترونشيوم بضعة ملايين من المليمتر.

تتكون كل المادة العادية في الكون من كتل بناء صغيرة جدًا، صغيرة جدًا بحيث لا يمكن رؤيتها بالعين المجردة. لكننا نحن البشر لن نسمح للقيود الجسدية التي تفرضها أعيننا أن تمنعنا من النظر إلى الأشياء التي نريد رؤيتها، أليس كذلك؟

إن التقدم في مجال التصوير الذري له آثار وتطبيقات في الفيزياء والهندسة، مما يمنحنا القدرة المذهلة على دراسة البنية الذرية بدقة عالية وثلاثية الأبعاد. يمكننا استخدام هذا في كل شيء بدءًا من علم المواد وحتى الاتصالات الكمومية.

بحكم التعريف، الذرة هي الوحدة الأساسية للمادة والتي تحتوي على نواة مركزية محاطة بسحابة من الإلكترونات المشحونة سلبًا. الذرات صغيرة جدًا، حيث يبلغ قطرها بضعة أعشار النانومتر فقط. في الواقع، فهي صغيرة جدًا لدرجة أنه لا يمكن رؤيتها بالعين المجردة، حتى بمساعدة المجاهر الأكثر حداثة.

ومع ذلك، تظهر صورة صدرت مؤخرا شكل ذرة تطفو في مجال كهربائي، وهي "كبيرة" بما يكفي لتكون مرئية للعين المجردة دون الحاجة إلى أي نوع من المجاهر.

هذه الصورة المذهلة تعود للمصور ديفيد نادلينجر وعنوانها "ذرة واحدة في مصيدة أيونات" . هذه الصورة، التي فازت أيضًا بمسابقة التصوير العلمي لمجلس أبحاث الهندسة والعلوم الفيزيائية في المملكة المتحدة، تصور شكل ذرة سترونشيوم واحدة، مغمورة في مجال كهربائي قوي، وموجهة بواسطة شعاع ليزر، مما يتسبب في انبعاث الضوء من الذرة.

على الرغم من أن ذرة السترونشيوم الوحيدة في هذه الصورة مرئية للعين المجردة، إلا أنه سيتعين عليك بالتأكيد إجهاد عينيك والنظر عن كثب لرؤيتها. على وجه التحديد، إذا نظرت عن كثب إلى وسط الصورة، سوف ترى نقطة زرقاء صغيرة خافتة. هذه ذرة سترونشيوم، مضاءة بالليزر الأزرق البنفسجي.

تم اختيار عنصر السترونشيوم ليكون "الشخصية الرئيسية" في الصورة بسبب الحجم الذري لهذا العنصر المعدني القلوي الترابي. يحتوي عنصر السترونشيوم على العدد الذري 38 بروتونًا ويبلغ قطر ذرة السترونشيوم بضعة ملايين من المليمتر. في العادة، يظل هذا الحجم صغيراً جداً بحيث لا يمكن رؤيته بالعين المجردة، لكن العلماء استخدموا خدعة ذكية لجعل الذرات تبدو أكثر إشراقاً.

وبناءً على ذلك، تم تعريض ذرة السترونشيوم في الصورة لشعاع ليزر عالي الطاقة، مما أدى إلى تنشيط الإلكترونات التي تدور حول الذرة. تصدر هذه الإلكترونات النشطة ضوءًا ساطعًا. عندما يتم الوصول إلى طاقة كافية، تصدر الإلكترونات ضوءًا قويًا بما يكفي لكي تتمكن الكاميرا التقليدية من التقاط صورة للذرة.

ومع ذلك، هذا لا يعني أنك سوف تكون قادرا على رؤية الذرات بشكل كامل بالعين المجردة. الصورة أعلاه هي صورة تعرض طويل، وهذا يعني أنه في الواقع، الضوء الشديد المنبعث من إلكترونات ذرة السترونشيوم لا يزال خافتًا جدًا بحيث لا تستطيع العين البشرية إدراكه. بدلاً من ذلك، يتعين عليك استخدام ميزة التعريض الطويل في الكاميرا الخاصة بك "لتجميع" ما يكفي من الضوء المنبعث من الذرات وإدخاله إلى الصورة ليكون مرئيًا.