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Forscher isolieren Atom und lichten seinen Schatten ab

Von , Douglas Perry - Quelle: Science Daily | B 11 kommentare

Forschern der australischen Griffith University haben ein unglaubliches Bild – das erste seiner Art – aufgenommen: Den Schatten eines einzelnen Atoms.

Der eigentliche Zweck der Aufnahme war es herauszufinden, wie viele Atome es braucht, um einen wahrnehmbaren Schatten zu produzieren – eins reichte offensichtlich. Das Team konnte ein einzelnes freischwebendes Atom lange genug an einer Stelle halten, um seinen durch Bestrahlung mit Licht einer speziellen Frequenz erzeugten mit einem super-hochauflösenden Mikroskop einzufangen.

Laut Dave Kielpinski, Forschungsleiter am Centre for Quantum Dynamics der Griffith University im australischen Brisbane, konnten die Forscher ein Ytterbium-Atom in einer Kammer einfangen und mit elektrischen Kräften festhalten. Dann setzten sie es Licht aus und lenkten seinen Schatten auf einen Detektor. Der Schlüssel zum Bild war die Lichtfrequenz.

"Wenn wir die Frequenz des Licht, mit dem wir das Atom beleuchten, nur um ein Milliardstel ändern, kann man das Bild nicht länger sehen", so Kielpinski. "Da wir vorhersagen konnten, wie dunkel ein einzelnes Atom sein müsste (also wie viel Licht es absorbieren müsste, um einen Schatten zu formen), können wir messen, ob das Mikroskop den maximalen, durch die Physik erlaubten Kontrast erreicht."

Durch ihrer Forschungen können die Wissenschaftler nun beispielsweise vorhersagen, "wie viel Licht nötig ist, um unter optimalen Mikroskopie-Bedingungen Prozesse in Zellen zu beobachten, ohne dabei die Grenze zu überschreiten und sie zu zerstören". Speziell Mikrobiologen könnten daher von den Forschungsergebnissen profitieren, da sie so winzige Strukturen – beispielsweise DNA-Stränge – viel besser beobachten können, ohne sie dabei durch zu viel Licht zu schädigen.

Kommentieren 11 Kommentare anzeigen.
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  • klomax , 6. Juli 2012 07:25
    Und ich dachte, das Atommodell wäre immer noch "nur" ein Erklärungsmodell. - Meine Güte, bin ich alt geworden.:D 

  • toudoku , 6. Juli 2012 07:43
    Es ist doch auch genau das: ein Modell mit dem man die Realitaet beschreibt und welches hier in einem weiteren Experiment bestaetigt wurde. Nun gut, fuer QM braucht man ein bisschen mehr als Kullern im Atomkern und darum herumsausende Elektronen, aber prinzipiell ist das Modell im Rahmen seiner Grenzen doch nicht falsch.

    p.s. Der Link waere nicht schlecht gewesen. Abgesehen vom wissenschaftlichen Erkenntniswert ist die Veroeffentlichung in Nature und nicht unter arXiv.org eine schwache Leistung.
  • saintchab@guest , 6. Juli 2012 07:53
    es ist auch ein erklärungsmodell denn ein atom ist nicht wie im Bild sugeriert eine feste Kugel sondern ein winzigkleiner Kern um den herrum sehr viel nichts ist und je nach Atom in diversen Regionen (Wolken) sich mit erhöter Wahrscheinlichkeit elekrtronen aufhalten. Die Frage der Wissenschaftler war wohl inwiefern diese Wolken Photonen absorbieren.

    Diese Frage haben sie nun geklährt.

    Die Frage ob sich diese Resultate von einem Yb Atom das eine komplett andere Oribtalstruktur hat als zum beispiel C N H O S oder P hat, sich so auf eben diese Atome übertragen lassen.

    Sprich werfen O P S N Orbitale die gleichen Schatten.
  • noskill , 6. Juli 2012 10:18
    Ihr nehmt das viel zu grafisch war.
    Ein Atom hat eine bestimmte Masse und kann aufgrund dieser Masse in einem zur Masse in Bezug stehenden Radius das Licht ablenken.
    Dabei spielt die richtige Wellenlänge der Lichtstrahlen die Hauptrolle, da sonst der Einfluss des Atoms auf die Strahlung zu zu starker Beugung führt und der Schatten hinter dem Atom dadurch verschwindet.
    Ähnlich verhält es sich übrigens mit schwarzen Löchern, welche in einem viel größeren Radius als ihre tatsächliche Ausdehnung das Licht schlucken.
  • klomax , 6. Juli 2012 10:27
    Die bildgebenden Verfahren können nicht unmittelbar zeigen, wie so etwas aussieht. - Es sind immer Apparaturen, Programme und deren Algorithmen dazwischen geschaltet. - Ergo: Immer noch dem naiven Abbildrealismus verhaftet, aber als Erklärungsmodell und Theorie solange praktikabel, bis was Neues nachrücken darf.

    Etwas "sichtbar" zu machen heißt nicht, dass es genau so existiert. - Auf einer artifiziell symbolischen Repräsentationsebenen (Formeln etc.), nicht aber anhand von Abbildungen und Alltagssprache, kann man sich auf den temporären Nutzwert einer Theorie, gestützt im konkreten Falle durch "bildgebende" Verfahren wie das Rastertunnelmikroskop, stützen.
  • Snapdragon , 6. Juli 2012 11:16
    Ich finde es schön, dass THG jetzt auch solche Artikel bringt!

    zu den Kommentaren: hier sind aber erstaunlich viele "Physiker" unterwegs... :) 
  • gw1nner@guest , 6. Juli 2012 12:59
    ich finde es sehr interessant, dass dieser Atom einen ovalen Schatten hat, denn nach dem Rutherford Modell sind sie ja eigentlich rund. Jetzt stellt sich natürlich die Frage ist es einfach nur eine ungenauigkeit der messwerte... wenn nicht dann kann ja nicht mehr die rede von einem idealen runden modell ausgegangen werden. hmmm
  • faulerbeamter@guest , 6. Juli 2012 15:33
    wahrscheinlich war's doch nur Dreck auf dem Sensor, hatte ich bei meiner alten DSLR ohne "Rüttelplatte" auch ab und zu mal
  • toudoku , 6. Juli 2012 17:35
    Zitat :
    Die bildgebenden Verfahren können nicht unmittelbar zeigen, wie so etwas aussieht. - Es sind immer Apparaturen, Programme und deren Algorithmen dazwischen geschaltet.

    Nun ja, Dein Auge ist auch so ein optisches Messinstrument, mit Abbildungsapparatur und einem nachgeschalteten die ankommenden Nervenimpulse nutzenden bildgebenden Verfahren. Ob dies Verfahren nun biologischer oder technischer Natur ist, ist eigentlich zweitrangig.
  • eierbär@guest , 7. Juli 2012 21:18
    Was genau wurde denn bestätigt? Im Grunde doch nur, dass mit Licht einer speziellen Frequenz "etwas" sieht .. solange man also nicht weiß warum das soe ist kann man auch nicht zweifelsfrei sagen, es wäre der Schatten eines Atoms (der dann sicherlich auch keine Kartoffelform hat)
  • moeins@guest , 9. Juli 2012 19:18
    Der ovale Schatten entsteht wohl dadurch das sich gerade in diesem Bereich die "Elektronenwolke" aufgehalten hat und das Licht mit der entsprechenden Frequenz absorbierte, so dass ein Schatten entstehen konnte
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