«Один атом в ловушке». Конкурсная работа Дэвида Надлингера из Оксфордского университета. На фотографии оригинального размера можно рассмотреть светлую точку посреди ловушки. Это атом стронция, повторно излучающий фотоны при подсветке лазером. Фото: David Nadlinger/University of Oxford/EPSRC Photography Competition 2017
Фотография положительно заряженного атома стронция в ловушке из неподвижных электрических полей победила на пятом ежегодном конкурсе научной фотографии, организованном Научно-исследовательским советом инженерных и физических наук Великобритании (EPSRC).
Прелесть этой фотографии в том, что один атом сфотографирован обычной цифровой камерой. При подсветке сине-фиолетовым лазером атом поглощает и повторно излучает фотоны света достаточно быстро, чтобы обычная камера сумела зафиксировать это на длинной выдержке. Электрические поля ловушки генерируются металлическими электродами. Расстояние между ними на фотографии — два миллиметра.
Охлаждённые лазером атомные ионы представляют собой идеальную платформу для изучения уникальных свойств квантовой физики. Они также служат чрезвычайно точными атомными часами и сенсорами. Возможно, в будущем их будут использовать в квантовых компьютерах, которые на порядок превосходят производительность современных суперкомпьютеров в определённых типах задач.
Снимок сделан через окно камеры сверхвысокого вакуума, в которой находится ионная ловушка. Автор фотографии — Дэвид Надлингер (David Nadlinger) из Оксфордского университета.
«Меня поразила идея, что атом виден невооружённым глазом, — говорит учёный и автор фотографии. — Это представляет собой чудесную прямую и интуитивную взаимосвязь между миниатюрным квантовым миром и нашей макроскопической реальностью. Быстрый расчёт на салфетке показал, что цифры на моей стороне, и в один спокойный воскресный день я отправился в лабораторию с камерой и треногами — и был вознагражден этой конкретной фотографией с маленькой бледно-голубой точкой».
Конкурс проводился в пяти категориях, в каждой из которых определялись трое призёров. Работа Дэвида Надлингера взяла главный приз и 1-е место в категории «Оборудование и аппаратура». Ниже перечислены победители в остальных категориях.
Эврика и открытия
Фото: Li Shen/Imperial College London/EPSRC Photography Competition 2017
Фотография узора, который образуется на мыльной пене в кухонной раковине. Две разноцветные части изображения демонстрируют физический феномен образования и поведения пузырьков в субстратах вроде моющих жидкостей и газированных напитков. На снимке видно, как начинается процесс лопания пузырька, когда две части пены начинают проникать друг в друга. Фотография называется «На кухне далеко-далеко» (In a Kitchen Far, Far Away), что напоминает первую фразу в подводке к космической опере «Звездные войны». Автор — Ли Шен (Li Shen) из Имперского колледжа Лондона
Инновации
Фото: Estelle Beguin/University of Oxford/EPSRC Photography Competition 2017
«Микропузырёк для доставки лекарства» — работа Эстель Бегуин (Estelle Beguin) из Оксфордского университета, которая победила в категории «Инновации». Такие микропузырьки состоят из газа и биосовместимой оболочки. Они используются для усиления контраста ультразвуковых диагностических изображений. Сейчас изучается возможность их применения в терапевтических целях и для точной доставки лекарств в определённые участки тела человека, например, к раковым опухолям. На изображении с микроскопа показан пузырёк микронных размеров, покрытый липосомами, содержащими препарат. Липосомы имеют нанометровые размеры. Отрезок масштабной шкалы на фотографии равен 2 мкм, то есть диаметр всего пузырька — примерно 5 мкм. Система доставки лекарств включает в себя контролируемую транспортировку и выпуск лекарства в конкретном месте.
Люди и способности
Фото: Mr Richard Coyne/University of Edinburgh/EPSRC Photography Competition 2017
Фотография под названием «Человек-паук на мосту Георга Четвёртого» сделана учёными из Эдинбургского университета во время испытания мобильного электроэнцефалографа (ЭЭГ). Доброволец по кличке Человек-паук — один из 95 участников эксперимента в возрасте старше 65 лет, на которых изучали реакцию мозга на различные типы городской среды: от автомобильных дорог до тихих парков. По результатам эксперимента учёные выяснили, что разная городская среда вызывает разный эмоциональный отклик у человека. Это можно использовать в урбанистике для более продуманного городского планирования.
Странное и прекрасное
Фото: Bernice Akpinar/Imperial College London/EPSRC Photography Competition 2017
«Природная наноразмерная сеть для захвата цвета» — работа Бернис Акпинар (Bernice Akpinar) из Имперского колледжа Лондона. На фотографии под атомным силовым микроскопом снят фрагмент крыльев бабочки. Они покрыты нанометровой структурой для отражения солнечного цвета на разных длинах волны. Из-за этого эффекта в видимом диапазоне кажется, что крылья бабочки переливаются разными цветами.
Фотографии остальных призёров можно посмотреть здесь.
Комментарии (40)
AlexanderS
14.02.2018 12:44Меня поразила идея, что атом виден невооружённым глазом
Меня это изречение поражает не меньше того, кого поразило то, что он «увидел» атом. Хотя, я, конечно, вырываю из контекта)
Я не считаю себя сильно разбирающимся в физике, тем более квантовой, но — что мы видим на фото? Нереально гиганскую расшухшую электронную оболочку? Или просто сферу излучения, которое проявляется после лазерной накачки и, строго говоря, косвенно свидетельствует о наличии именно именно одного атома именно стронция?
alizar Автор
14.02.2018 12:48+3Ну в принципе, любой видимый объект — это отражённый или излучаемый свет, который «косвенно свидетельствует о существовании этого объекта», как вы говорите.
AlexanderS
14.02.2018 12:57-1Радиус атома стронция = 215 пикометров. Расстояние между зазорами = 2 миллиметра. Разница = 10^9 порядков. EPSRC не просто так же награждало с такой формулировкой. Хоть бы пояснили. На кого это всё рассчитано? )))
Aquahawk
14.02.2018 17:56так размер точки тут тупо равен размеру пикселя матрицы фотика. Это почти качественный точечный источник фотонов, и объектив сфокусировал все фотоны от него в одену точку на матрице, на зарегистрировал все эти фотоны конкретный пиксель матрицы. Его мы и видим.
qbertych
15.02.2018 00:01Эмм. Вообще ионы в ловушках уже лет 40 как фотографируют:
По клику откроется большая версия. 1988 год, ион — это тусклая точка в центре фотографии. На скане, разумеется, видно очень плохо, но подпись повествует о красивом голубом свечении.
То есть все это делалось уже тогда, когда многих хабравчан еще в планах не было. Нобелевская за это тоже была. И обоих лауреатов уже нет на этом свете, зато остались их любопытные лекции: раз, два.
Поэтому тот факт, что студент из Оксфорда об этом, похоже, не догадывается — он, мягко говоря, огорчает.
Pshir
15.02.2018 02:28студент
Это, вроде бы, всё объясняет? :)qbertych
15.02.2018 23:49Студент в смысле аспирант. Который до этого делал магистра в ETH Цюриха (тоже c ионами) и успел засветиться в двух PRL и одном Nature Comm.
Блин, ну какое к черту «посчитал на салфетке» после этого? Это же как в профнепригодности расписаться.
red75prim
14.02.2018 13:15+6Видим примерно то же, что и на фотографиях звезд, — размытый оптикой практически точечный источник видимого излучения.
AlexanderS
14.02.2018 13:48+1Формально вы правы. Правда, если занудствовать, то мы видим свет от атома, а не сам атом, равно как и свет от звёзд, но не сами звёзды. Однако если, видя свет от звёд, мы говорим: «Смотрим — звезда», то почему бы так не сказать и об атоме) Одни слишком маленькие, другие хоть и большие, но до них слишком далеко — поражает как масштабируемость этой реальности, так и то, что мы это понимаем.
tyomitch
14.02.2018 15:28+1Тогда сейчас я вижу не монитор с вашим комментарием на нём, а свет от монитора со светом от комментария.
Поскольку мы всегда видим не «сами» объекты, а свет от них — то фразу «вижу свет от» принято сокращать до просто «вижу».AlexanderS
14.02.2018 16:29Это уже игра слов. Атом можно увидеть двумя способами: приблизить его изображение в несколько терараз или сделать с ним нечто такое, чтобы излучаемый им свет создал сферу, большую радиуса атома в в несколько терараз. В первом случае можно уверенно сказать, что мы атом увидели (да, в отраженном свете, но тем не менее), во втором случае мы атом формально вроде как и не видим, но можем это утверждать вследствии цепочки логических рассуждений.
А иначе получается демагогия. Темной ночью неожиданно и бесшумно кто-то включит фонарик, направленный мне в глаза, ослепит меня, выключит его и также бесшумно уйдёт. Я видел свет от фонарика, который держал человек (ну не инопланетянин же! хотя… кто ж его знает?). Корректно ли утверждать, что я видел человека? Аналогия с атомом — точно такая же.
vmir88
14.02.2018 19:22Вы бы ещё в качестве способа предложили наполировать электрончики, чтобы ярче блестели.
Просто есть вещи, которые принципиально невозможно увидеть «напрямую».
tyomitch
14.02.2018 19:26Демагогия — это про «радиус сферы света». Радиус чего измеряется? Из чего «сфера света» состоит: из застывших фотонов?
Атом можно увидеть, если он испускает достаточно света, чтобы возбудить элемент сетчатки глаза или ячейку матрицы фотоаппарата. И то, и другое вполне дискретно, и одинаковым образом возбуждается светом от объекта любого размера.NIN
14.02.2018 19:56Атом можно увидеть невооруженным глазом только если света достаточно для активации рецепторов в глазе, т.е. «достаточно быстро, чтобы обычная камера сумела зафиксировать это на длинной выдержке» — это притягивание за уши. Если бы атом было видно глазом, то никакие «быстрые расчёты на салфетке» были бы не нужны.
AlexanderS
14.02.2018 21:25Под «радиусом сферы света» я имел ввиду то, что я вижу на картинке.
По вашей логике вообще получается, что увидев свет от фонарика я могу утверждать, что видел человека. Ещё раз повторюсь: это — некорректно.Pshir
15.02.2018 02:43На картинке вы видите точечный источник света. Только есть проблема: на пути от точечного источника света находятся окно вакуумной камеры, оптика фотоаппарата и его матрица. То, что вы видите на картинке, определяется разрешающей способностью результирующей оптической системы, а никак не размером источника. Ваш глаз также является оптической системой с конечным разрешением, поэтому вы видите точечный источник света в виде кружка, звёздочки или ещё какой фигуры. Вот этот «радиус сферы света», которую вы видите — это ограничения вашего зрительного аппарата.
alexzzam
15.02.2018 11:05Корректно ли утверждать, что я видел человека?
— Часовой, нарушители были?
— Никак нет! Только свет от фонарика какого-то.AlexanderS
15.02.2018 17:02И что? Это доказывает, что он его видел? Серьёзно?)
Pshir
15.02.2018 17:29Это спор об определениях. Вам сначала тогда стоит чётко определить понятие «видеть».
Alexeyslav
15.02.2018 14:03+1скорее конусом расходящееся световое пятно. Эффект чем-то похож на то как мы видим глазом звезды — их видимый размер меньше чувствительного элемента сетчатки, но мы их всеравно видим как точки-кружочки.
yogghy
14.02.2018 13:25+3При переводе полностью потерялась аллюзия с pale blue dot:
<...> I was rewarded with this particular picture of a small, pale blue dot.
BubaVV
14.02.2018 13:37Тут можно вспомнить изображения со сканирующих микроскопов, хотя конечно фотография эпичная
Dmitry_10
14.02.2018 14:53-3Защитники атомов негодуют, требуют выплаты гонорара и публичного признания-покаяния фотографа!
groupoid
14.02.2018 19:54+1" Фотография называется «На кухне давным-давно, в далёкой-далёкой галактике...», что напоминает первую фразу в подводке к космической опере «Звездные войны». "
В оригинале «In a Kitchen Far, Far Away by Mr Li Shen, Imperial College London». Слова «галактика» там нет.
Кроме того, статья во многом утащена отсюда
www.newsweek.com/atoms-photography-prize-806419
разумеется, без ссылки на источник.
NikitosZs
Звёздные войны сериалом сделали…
NikitosZs
Чего минусим? До правки было написано, что Звёздные войны это сериал.