Lo stronzio, visto da vicino

L’immagine di un singolo atomo di stronzio caricato positivamente, tenuto pressoché immobile dai campi elettrici, ha vinto il premio dell’anno in un ambito concorso di fotografia scientifica, organizzato dall’Engineering and Physical Sciences Research Council (EPSRC), nella categoria Equipment & Facilities.

Quello che si vede al centro della fotografia intitolata “Un singolo atomo in una trappola di ioni” è uno stronzio intrappolato e immortalato dallo studente di Oxford David Nadlinger come parte della sua ricerca sulla fisica quantistica. Un laser blu-viola illumina l’atomo, che quindi assorbe e riemette abbastanza particelle di luce ad una velocità tale da essere fotografato a lunga posa con una fotocamera convenzionale (una DSLR).

Quindi, tecnicamente, quella che si sta vedendo nella fotografia, ingrandita qui di seguito, è la luce emessa dall’atomo e non l’atomo stesso. Due elettrodi di metallo generano campi elettrici che tengono l’atomo quasi immobile. Ma quanto è grande? Per la prospettiva, lo spazio tra le due punte degli aghi di metallo è di circa 2 millimetri.

Secondo quanto si apprende sul comunicato della EPSRC:

gli ioni atomici raffreddati a laser forniscono una piattaforma incontaminata per esplorare e sfruttare le proprietà uniche della fisica quantistica. Questi possono servire come orologi e sensori estremamente precisi o come elementi costitutivi per i futuri computer quantistici che potrebbero affrontare i problemi che ostacolano anche i più grandi supercomputer odierni.

David Nadlinger, dottorando in fisica quantistica presso l’Università di Oxford, ha spiegato com’è nata l’idea della fotografia che ha vinto il prestigioso premio dell’Engineering and Physical Sciences Research Council Science Photography Competition 2018:

L’idea di poter vedere un singolo atomo ad occhio nudo mi ha colpito perché è un ponte meravigliosamente diretto e profondo tra il minuscolo mondo quantistico e la realtà macroscopica. Un calcolo ha mostrato che i numeri erano dalla mia parte, e quando sono andato in laboratorio con fotocamera e treppiedi una tranquilla domenica pomeriggio sono stato ricompensato con questa speciale immagine di un piccolo punto blu pallido [pale blue dot, ndr].

La tecnica utilizzata consente di vedere l’atomo a occhio nudo per la prima volta.