KOLIKO JE ATOM MALI?
(U fokusu) Na šarenoj fotografiji koju proteklih dana objavljuju svetski mediji, a koja prikazuje detalj jedne tipično laboratorijske aparature, navodno se vidi atom
. Zaista, ako se zagledate u središte slike, u uski, taman prostor između vrhova metalnih elektroda koji je širok dva milimetra i nalazi se u komori sa vakuumom, videćete na tamnoj pozadini – svetlu tačku. Posmatrajte pažljivo nekoliko sekundi. To je lik jednog atoma.
Fotografija „atoma koji se vidi golim okom“ snimljena je u avgustu na Univerzitetu Oksford, u fizičkoj laboratoriji Clarendon. Proteklog vikenda je proglašena za naučnu sliku godine, pošto je pobedila na ovogodišnjem takmičenju fotografija iz nauke koje organizuje Engineering and Physical Sciences Research Council (gde pristižu neke zaista fascinantne i često zadivljujuće fotografije).
Autor ove slike, fizičar Dejvid Nadlinger koji inače konstruiše takozvane „jonske zamke, došao je na uzbudljivu ideju da iskoristi jednu od takvih zamki, zarobi u njoj atom, a potom ga osvetli laserom i snimi običnim aparatom, uz nešto dužu ekspoziciju. Ovakve i druge zamke su vrlo popularne u današnjoj fizici jer omogućuju da se razni kvantni objekti izoluju izvesno vreme.
Nadlinger je tako zarobio atom stroncijuma (što je realno, u porođenju sa atomom vodonika, jedan pristojno veliki atom), a potom ga osvetlio laserskim snopom. Pobuđen svetlošću lasera, atom je, a to atomi rade u tim okolnostima, emitovao svetlost na drugoj talasnoj dužini, koja je, zahvaljujući dugoj ekspoziciji, snimljena običnim aparatom kao svetla tačka koja može da se razazna.
Ako ste se namučili da ga vidite, pa ste uzviknuli „Oh, kako je mali“, možda ste razočarani što je fotografija ipak posredna i prikazuje re-emitovanu svetlost. Međutim, direktno, golim okom ili fotoaparatom, svakako nije moguće videti atom, a i skoro svaka stvar koju inače gledamo ili snimamo, ma koliko bila veća od atoma, vidi se ili u svetlosti koja je od nje odbijena, ili pak, re-emitovana nakon neke slične pobude.
Mada nam mikroskopi i drugi uveličavajući optički uređaji omogućuju da prilično jasno vidimo mikrosvet, najsićušnije mikroorganizme na primer, atom nije moguće videti bilo kojim klasičnim optičkim instrumentom jer je on jednostavno suviše mali.
No, koliko je zapravo mali? U zavisnosti od toga o kom je elementu reč, počev od vodonika do najtežih i najvećih atoma u periodnom sistemu, dimenzije atoma se kreću od 0,1 do 0,5 nanometara, a nanometar je milijardu puta manji od metra (10 na -9 m).
Teško je razumeti koliko je to zapravo manje od veličina na koje smo navikli i u kojima živimo. Obično se kaže da je atom oko milion puta manji od najdeblje ljudske vlasi kose, mada, osim što zvuči dramatično, ne postaje mnogo jasnije koliko je to zaista malo.
Zgodnije ga je možda uporediti sa milimetrom koji nam je intuitivno sasvim jasna dimenzija, duga kao sledeća crtica – atom je naime od milimetra manji onoliko puta koliko je pomenuta vlas ljudske kose tanja u odnosu na visinu Beograđanke.
Pokušajte da zamislite sledeće – smanjite se hiljadu puta i naći ćete se u novom svetu čije su dimenzije veličine milimetra. Jasno vidljiv golim okom, ovaj umanjeni svet nastanjuju sićušni insekti i pikseli uličnih bilborda visoke rezolucije.
Ako se zatim smanjite još hiljadu puta, naći ćete se u svetu mikrometra, gde žive samo mikroskopom vidljivi, jednoćelijski mikroorganizmi poput paramecijuma. A ako se nakon toga smanjite još hiljadu puta, stižete nadomak sveta atoma, sveta do koga „golo oko“ ni u kom slučaju ne dopire.
„Ako biste golim okom poželeli da vidite paramecijuma kako pliva u kapi vode, morali biste kap da uveličate toliko da bude široka dvanaest metara. A ako biste poželeli da u toj istoj kapi vidite atome, morali biste da je uveličate toliko da kap bude široka 24 kilometra“, navodi poznati naučnopopularni autor, Bil Brajson, u kultnoj knjizi „Kratka istorija bezmalo svačega“.
U istom poređenju, jedva vidljiva tačkica na fotografiji je u svetu atoma, zapravo, više nekakav vatromet, požar biblijskih razmera, svetlost koju atom, nakon što je pogođen laserom, re-emituje na rastojanju od Beograda do Obrenovca.
(S.B.)
—–
Foto: David Nadlinger / University of Oxford / 2018 Engineering and Physical Sciences Research Council science photography competition