Die Gruppe Doktoranden rund um die Professoren David Lucas, David Nadlinger und Andrew Steane arbeitet an mit Laserstrahlen manipulierten Atomen, die sie einfängt, um sie als „Unit Cells“, also Elementarzellen, für Quantum-Informations-Prozessoren zu verwenden.

Berechnungen zum Atom-Foto schienen günstig

Im Zuge dieser Arbeit kam Prof. David Nadlinger die Idee, zu versuchen, mit einer Fotokamera und einer Methode namens „optic elaboration“ (optische Ausarbeitung), ein Atom für das bloße Auge sichtbar zu machen. „Meine losen Berechnungen auf der Rückseite eines Umschlages schienen günstig, und als ich eines ruhigen Sonntags mit einer Kamera und einem Stativ ausgerüstet ins Labor ging, wurde ich mit diesem besonderen Foto eines blassblauen Punktes belohnt.“

Bearbeitung des Atoms nötig

Um solch ein Foto zu schießen, hat Nadlinger zunächst ein Strontium-Atom mit blau-violetten Laserstrahlen ionisiert, und es dann in einer sogenannten Ionen-Falle eingefangen. In der Ionen-Falle wird das Ion durch eine Methode fixiert, die „rotierender Sattel“ heißt. In dem Video wird sie demonstriert.

Atom an sich für das bloße Auge nicht sichtbar

Der blau-violette Laser, der das Atom bestrahlte, hat genau die richtige Frequenz, damit das somit ionisierte Atom das Licht absorbiert und wieder abstrahlt. Das Ion an sich wäre mit nur einem Viertel Nanometer Größe zu klein für die Kamera, um es aufzunehmen. Das vom Ion wiederum abgestrahlte Licht ist jedoch für die Kamera sichtbar. Dennoch waren einige Verlängerungsrohre und die optische Ausarbeitung notwendig, bei der das Bild absichtlich überbelichtet wird, um ein Foto zu schießen, auf dem das Ion sichtbar ist.

Nicht das erste Foto eines Atoms

Das Foto nahm Nadlinger mit einer Canon EOS 5D Mark II Kamera und einer EF 50mm f/1.8 Linse auf. Jedoch betont Nadlinger, dass er nicht der Erste ist, der ein solches Foto eines Atoms gemacht hat. Der Nobelpreisgewinner Hans Dehmelt hat bereits 1989 ein einzelnes Barium-Atom fotografiert. Durch den Preis des UK’s Engineering and Physical Sciences Research Council (EPSRC) für sein Foto, so Nadlinger, sei dieses einfach besser durch die Presse verbreitet worden, als seinerzeit Dehmelts Foto.

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