Британский физик Дэвид Надлингер снял на обычную зеркальную камеру излучение иона стронция, зафиксированного в квадрупольной ионной ловушке. Снимок занял первое место на конкурсе научной фотографии Совета по инженерным и физическим научным исследованиям, сообщает Engineering and Physical Sciences Research Council.
Технология удержания отдельных заряженных ионов была изобретена еще несколько десятилетий назад. Ловушка, которую использовал Надлингер, состоит из набора электродов. Одна часть создает постоянное электрическое поле, другая постоянно и с высокой скоростью меняет направление вектора напряженности поля на противоположное.
Поле тянет частицу в определенную сторону, но поскольку направленность постоянно меняется, частица не может покинуть ловушку.
Разглядеть отдельный атом в оптический микроскоп нельзя – мешает дифракционный предел. Поэтому британский физик использовал не отраженный свет, а собственное излучение атома.
Для этого он применил лазерное охлаждение, когда частица облучается лазером со специально подобранной частотой. Атом поглощает фотон излучения и через небольшое время начинает сам излучать его, но с большей частотой. Фотон в процессе забирает часть тепловой энергии движения атома.
Данная техника была уже известна, но впервые для регистрации излучения использовались не специальные точные камеры, а обычный фотоаппарат – Canon 5D Mk II с портретным объективом и двумя макрокольцами, которые уменьшили минимальную дистанцию фокусировки.
Надлингер поместил в ловушку положительно заряженный ион стронция, облучаемый фиолетовым светом. На фотографии он виден как яркая точка между горизонтальными электродами, находящимися на расстоянии примерно двух миллиметров друг от друга.
Снимок был сделан камерой с низким (по сравнению с размером атома) разрешением и на длинной выдержке. Также свою роль сыграли удаленность камеры от рабочей зоны ловушки и остаточное колебательное движение атома.
Ранее сообщалось, что эксперименты с атомом планирует провести американское космическое агентство NASA. На МКС отправят специальную морозильную камеру, внутри которой ученые создадут «самое холодное место во Вселенной». Исследования позволят изучить поведение атомов и действие гравитации в условиях экстремально низких температур.