Fotografie

Einzelnes Atom in Ionenfalle fotografiert

Die preisgekrönte Aufnahme zeigt ein Strontiumatom in einer Ionenfalle. Donnerstag, 15 Februar

Von Elaina Zachos

Manchmal braucht man für ein großartiges Foto nur eine digitale Spiegelreflexkamera, ein Atom und einen neugierigen Doktoranden.

David Nadlinger fängt für seine Quantencomputerforschung an der Universität Oxford Atome ein. Am 7. August 2017 machte er das obige Foto mit einer ganz normalen Spiegelreflexkamera. Auf dem Bild sieht man ein positiv geladenes Strontiumatom, das vor einem schwarzen Hintergrund von bläulich violettem Licht erhellt wird. Das Atom wird durch ein elektrisches Feld festgehalten, das von zwei Metallelektroden zu beiden Seiten des Atoms erzeugt wird. Der Abstand zwischen den Spitzen der kleinen Elektroden beträgt gerade mal zwei Millimeter.

Das Foto mit dem Titel "Single Atom in an Ion Trap“ (dt. Einzelnes Atom in einer Ionenfalle) gewann den Wissenschaftsfotografiepreis des Engineering and Physical Sciences Research Council des Vereinigten Königreichs.

„Der Gedanke, ein einzelnes Atom mit dem bloßen Auge sehen zu können, erschien mir wie eine wundervoll direkte und instinktive Brücke zwischen der winzigen Quantenwelt und unserer makroskopischen Realität“, erzählte Nadlinger auf einer Pressekonferenz. „Als ich mich an einem ruhigen Sonntagnachmittag mit Kamera und Stativ auf den Weg ins Labor machte, wurde ich mit diesem Bild eines kleinen, blassblauen Punktes belohnt.“

Nadlinger machte die Aufnahme durch das Fenster der Vakuumkammer der Ionenfalle. Er benutzte ein 50-mm-Objektiv, einen Zwischenringsatz und zwei Blitze mit Farbgelen, die das Blitzlicht einfärben. Zwischenringe werden für gewöhnlich für Nahaufnahmen genutzt.

Atome sind winzig klein und ihr Radius beträgt nur einen kleinen Bruchteil eines Millimeters. Mit 38 Protonen und einem Radius von etwa 200 Pikometern sind Strontiumatome vergleichsweise groß. Trotzdem können wir das Atom in dem Foto nur sehen, weil es das Licht eines Lasers mit Lichtgeschwindigkeit absorbiert und wieder ausstrahlt. Dieser Vorgang konnte durch die lange Belichtungszeit eingefangen werden. Auf dem Foto sehen wir im Grunde also gar nicht wirklich den Umriss eines Atoms, sondern eher das Laserlicht, das wieder ausgestrahlt wird. Ohne die Langzeitbelichtung könnte man das Atom gar nicht mit dem bloßen Auge erkennen. 

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