Дослідникам вдалося зробити знімок тіні, що відкидається одним єдиним атомом.
Для того, що б отримати знімок молекули або атома необхідно постаратися дуже і дуже сильно. Для цього потрібні джерела стабільного світла, спеціальні мікроскопи і надзвичайно низькі температури. Але, що може знадобитися для того, що б отримати знімок тіні, що відкидається одним єдиним атомом? Враховуючи те, що розміри атома у багато разів менше довжини хвилі світла, логічно припустити, що атом не буде відкидати жодної тіні взагалі. Незважаючи на це дослідникам з університету Гріффіта в Австралії, використовуючи високоточний лазер і спеціальний фоточутливий елемент, вдалося отримати знімок силуету, тобто тіні, що відкидається одним єдиним атомом ітербій.
Професор Дейв Киельпинский (Dave Kielpinski) з Центру квантової динаміки університету Гріффіта пояснює наукове значення цього досягнення: "Ми досягли крайніх меж можливостей мікроскопії. Якщо ми висвітлюємо атом речовини світлом, довжина хвилі якого набагато перевершує розміри цього атома, то ми не зможемо побачити взагалі його зображення. Але, підбираючи частоту світлових коливань, в деяких випадках вдається зробити те, що атом починає відкидати тінь, яку можна побачити і зафіксувати на знімку".
Для того, що б змусити атом відкидати тінь, вчені підвісили у вакуумі за допомогою електричного поля єдиний атом ітербій. Потім на цей атом був націлений промінь високостабільного лазера з регульованою довжиною хвилі випромінювання. Більшість світла з різною довжиною хвилі пройшло повз атома, абсолютно з ним не взаємодіючи, але вченим вдалося підібрати таку довжину хвилі світла, коли він, світло, інтенсивно поглинався атомом. Це призвело до того, що атом став відкидати тінь, яка була відображена за допомогою спеціалізованого світлочутливого датчика.
Чому вчені вибрали саме атом ітербій? Професор Киельпинский пояснює: "Атоми речовини здатні інтенсивно поглинати світло однієї або декількох певних довжин хвиль. Тому, використовуючи "правильну" довжину хвилі лазерного світла, можна змусити відкидати тінь атом практично будь-якої речовини. Але лазери, що працюють в певних діапазонах світлових хвиль, неймовірно громіздкі і дорогі, а лазер, який дозволяє експериментувати з атомами ітербій, відносно простий і недорогий".
Витримка, при якому знімалася ця "експозиція", становить близько однієї секунди, і будь-фізик, який працює в області елементарних частинок, скаже, що завдання утримання і забезпечення нерухомості одного єдиного атома протягом такого тривалого проміжку часу, в той час як він освітлюється світлом лазера, з точки зору реалізації є неймовірно складним завданням. Але вчені вважають, що використовуючи деякі нововведення, їм вдасться знизити час зйомки до однієї п'ятої частини секунди, що дозволить отримати високоякісні знімки.
На знімку чітко видно концентричні кільця навколо центральної точки тіні. Це не зображення орбіталей електронів, це нормальні побічні ефекти явища інтерференції, що виникає при поширенні світла навколо крихітних об'єктів.
Ерік Стрідом (Erik Streed), ще один член керівної ланки дослідної групи, пояснює, що це досягнення може бути використано у реалізації квантових обчислень і для біомікроскопії: "Тепер ми можемо точно сказати скільки необхідно світла з певною довжиною хвилі, що б якісно спостерігати процеси, що відбуваються всередині живих клітин, не перевищуючи порогу, за яким слід руйнування самої клітини".