Fizikanët nga SHBA arritën të kapnin atome individuale në fotografi me rezolucion rekord, raporton Day.Az duke iu referuar Vesti.ru.
Shkencëtarët nga Universiteti Cornell në SHBA arritën të kapnin atome individuale në fotografi me rezolucion rekord - më pak se gjysmë angstrom (0,39 Å). Fotografitë e mëparshme kishin gjysmën e rezolucionit - 0,98 Å.
Mikroskopët elektronikë të fuqishëm që mund të shohin atomet kanë ekzistuar për gjysmë shekulli, por rezolucioni i tyre është i kufizuar nga gjatësia e valës dritë e dukshme, i cili është më i madh se diametri i një atomi mesatar.
Prandaj, shkencëtarët përdorin një analog të caktuar të lenteve që fokusojnë dhe zmadhojnë imazhet në mikroskopët elektronikë - kjo është një fushë magnetike. Megjithatë, luhatjet në fushën magnetike shtrembërojnë rezultatet e marra. Për të hequr shtrembërimet, përdoren pajisje shtesë që korrigjojnë fushën magnetike, por në të njëjtën kohë rrisin kompleksitetin e dizajnit të mikroskopit elektronik.
Më parë, fizikanët në Universitetin Cornell zhvilluan Detektorin Elektronik të Mikroskopit Pixel Array (EMPAD), i cili zëvendëson një sistem kompleks gjeneratorësh që fokuson elektronet hyrëse në një matricë të vogël me një rezolucion prej 128x128 piksele që janë të ndjeshme ndaj elektroneve individuale. Çdo piksel regjistron këndin e reflektimit të elektronit; Duke e ditur atë, shkencëtarët përdorin teknikën e ptyakografisë për të rindërtuar karakteristikat e elektroneve, duke përfshirë koordinatat e pikës nga e cila u lëshua.
Atomet në rezolucionin më të lartë
David A. Muller et al. Natyra, 2018.
Në verën e vitit 2018, fizikanët vendosën të përmirësojnë cilësinë e imazheve që rezultojnë në një rezolucion rekord deri më sot. Shkencëtarët bashkangjitën një fletë materiali 2D - sulfid molibden MoS2 - në një rreze në lëvizje dhe lëshuan rreze elektronesh, duke e kthyer rrezen nën kënde të ndryshme te burimi i elektronit. Duke përdorur EMPAD dhe ptaykografi, shkencëtarët përcaktuan distancat midis atomeve individuale të molibdenit dhe morën një imazh me një rezolucion rekord prej 0.39 Å.
"Ne në thelb krijuam sundimtarin më të vogël në botë," shpjegon Sol Gruner, një nga autorët e eksperimentit. Në imazhin që rezulton, ishte e mundur të dalloheshin atomet e squfurit me një rezolucion rekord prej 0.39 Å. Për më tepër, madje ishte e mundur të dallohej një vend ku mungonte një atom i tillë (treguar nga një shigjetë).
Atomet e squfurit në rezolucion rekord
Megjithatë, fotografimi i vetë atomit, dhe jo vetëm i ndonjë pjese të tij, dukej të ishte një detyrë jashtëzakonisht e vështirë edhe kur përdorni pajisjet më të teknologjisë së lartë.
Fakti është se sipas ligjeve të mekanikës kuantike, është e pamundur të përcaktohen në mënyrë të barabartë me saktësi të gjitha vetitë e një grimce nënatomike. Kjo degë e fizikës teorike është ndërtuar mbi parimin e pasigurisë së Heisenberg, i cili thotë se është e pamundur të maten koordinatat dhe momentin e një grimce me saktësi të barabartë - matjet e sakta të njërës veti sigurisht që do të ndryshojnë të dhënat për tjetrën.
Prandaj, në vend që të përcaktojë vendndodhjen (koordinatat e grimcave), teoria kuantike propozon të masë të ashtuquajturin funksion valor.
Funksioni i valës funksionon në të njëjtën mënyrë si një valë zanore. Dallimi i vetëm është se përshkrimi matematikor i një valë zanore përcakton lëvizjen e molekulave në ajër në një vend të caktuar, dhe funksioni i valës përshkruan probabilitetin që një grimcë të shfaqet në një vend të caktuar sipas ekuacionit të Schrödinger.
Matja e funksionit të valës është gjithashtu e vështirë (vëzhgimet e drejtpërdrejta çojnë në kolapsin e saj), por fizikantët teorikë mund të parashikojnë afërsisht vlerat e saj.
Është e mundur të maten eksperimentalisht të gjithë parametrat e funksionit të valës vetëm nëse ai është mbledhur nga matje të veçanta shkatërruese të kryera në sisteme plotësisht identike të atomeve ose molekulave.
Fizikanët nga instituti holandez i kërkimit AMOLF prezantuan një metodë të re që nuk kërkon ndonjë "rirregullim" dhe publikuan rezultatet e punës së tyre në revistën Physical Review Letters. Teknika e tyre bazohet në hipotezën e vitit 1981 tre vjeç Fizikanët teorikë sovjetikë, si dhe në kërkimet e mëvonshme.
Gjatë eksperimentit, një ekip shkencëtarësh drejtuan dy rreze lazer në atomet e hidrogjenit të vendosur në një dhomë të veçantë. Si rezultat i këtij ndikimi, elektronet lanë orbitat e tyre me shpejtësinë dhe drejtimin e përcaktuar nga funksionet e tyre valore. I forte fushe elektrike në një dhomë që përmban atome hidrogjeni, elektronet drejtohen në pjesë të caktuara të detektorit planar (të sheshtë).
Pozicioni i elektroneve që godasin detektorin përcaktohej nga shpejtësia e tyre fillestare, jo nga pozicioni i tyre në dhomë. Kështu, shpërndarja e elektroneve në detektor u tregoi shkencëtarëve për funksionin valor të këtyre grimcave që kishin kur u larguan nga orbita rreth bërthamës së një atomi hidrogjeni.
Lëvizjet e elektroneve u shfaqën në një ekran fosforeshent në formën e unazave të errëta dhe të lehta, të cilat shkencëtarët i fotografuan me një aparat fotografik dixhital me rezolucion të lartë.
"Ne jemi shumë të kënaqur me rezultatet tona. Mekanika kuantike ka kaq pak të bëjë me jeta e përditshme njerëz, se vështirë se dikush mund të mendojë të marrë një fotografi të vërtetë të ndërveprimeve kuantike në një atom, "thotë autorja kryesore e studimit Aneta Stodolna. Ajo gjithashtu argumenton se teknika e zhvilluar mund të ketë gjithashtu aplikime praktike, për shembull, për të krijuar një atom të trashë. përçuesve, zhvillimi i teknologjisë së telit molekular, i cili do të përmirësojë ndjeshëm pajisjet moderne elektronike.
"Vlen të përmendet se eksperimenti u krye posaçërisht në hidrogjen - në të njëjtën kohë substanca më e thjeshtë dhe më e zakonshme në Universin tonë. Do të jetë e nevojshme të kuptohet nëse kjo teknikë mund të zbatohet në atome më komplekse. Nëse po, atëherë kjo është një zbulim i madh që do të na lejojë të zhvillojmë jo vetëm elektronikën, por edhe nanoteknologjinë”, thotë Jeff Lundeen nga Universiteti i Otavës, i cili nuk ishte i përfshirë në studim.
Megjithatë, vetë shkencëtarët që kryen eksperimentin nuk mendojnë për anën praktike të çështjes. Ata besojnë se zbulimi i tyre lidhet kryesisht me shkencën themelore, e cila do të ndihmojë në përcjelljen e më shumë njohurive te gjeneratat e ardhshme të fizikantëve.
Në këtë foto po shikoni të parën imazh i drejtpërdrejtë elektroni rrotullohet rreth një atomi - në fakt, funksioni valor i atomit!
Për të fotografuar strukturën orbitale të një atomi hidrogjeni, studiuesit përdorën një mikroskop kuantik të teknologjisë së fundit, një pajisje e pabesueshme që lejon shkencëtarët të shikojnë në fushën e fizikës kuantike.
Struktura orbitale e hapësirës në një atom është e zënë nga një elektron. Por për të përshkruar këto veti mikroskopike të materies, shkencëtarët mbështeten në funksionet valore - mënyrat matematikore të përshkrimit të gjendjeve kuantike të grimcave - domethënë, se si ato sillen në hapësirë dhe kohë.
Si rregull, në fizikën kuantike formula si ekuacioni i Shrodingerit përdoren për të përshkruar gjendjet e grimcave.
Pengesat në rrugën e studiuesve
Deri më tani, shkencëtarët kurrë nuk e kishin vëzhguar funksionin e valës. Përpjekja për të kapur pozicionin ose momentin e saktë të një elektroni të vetëm ishte si të përpiqeshit të kapni një tufë mizash. Vëzhgimet e drejtpërdrejta u shtrembëruan nga një fenomen shumë i pakëndshëm - koherenca kuantike.
Për të matur të gjitha gjendjet kuantike, ju nevojitet një mjet që mund të bëjë matje të shumta të gjendjeve të një grimce me kalimin e kohës.
Por si të rritet gjendja tashmë mikroskopike e një grimce kuantike? Një grup studiuesish ndërkombëtarë gjetën përgjigjen. Duke përdorur një mikroskop kuantik, një pajisje që përdor fotojonizimin për të vëzhguar drejtpërdrejt strukturat atomike.
Në punimin e saj në revistën popullore Physical Review Letters, Aneta Stodolna, e cila punon në Institutin e Fizikës Molekulare (AMOLF) në Holandë, përshkruan se si ajo dhe ekipi i saj morën strukturat e orbitaleve të elektroneve nyje të një atomi hidrogjeni të vendosur në një. fushë elektrike statike.
Metoda e punës
Pas rrezatimit me impulse lazer, elektronet jonizuese lanë orbitat e tyre dhe përgjatë një trajektoreje të matur ranë në një detektor 2D (pllakë me mikrokanal të dyfishtë. Detektori ndodhet pingul me vetë fushën). Ka shumë trajektore përgjatë të cilave elektronet mund të udhëtojnë përpara se të përplasen me detektorin. Kjo u siguron studiuesve një sërë modelesh ndërhyrjesh - modele që pasqyrojnë strukturën nodale të funksionit të valës.
Studiuesit përdorën një lente elektrostatike që zmadhon valën e elektronit në dalje me më shumë se 20,000 herë.
PostScience hedh poshtë mitet shkencore dhe shpjegon keqkuptimet e zakonshme. Ne i kërkuam ekspertëve tanë të komentojnë idetë e njohura për strukturën dhe vetitë e atomeve.
Modeli i Rutherford korrespondon me idetë moderne rreth strukturës së atomit
Kjo është e vërtetë, por pjesërisht. Modeli planetar i atomit, në të cilin elektronet e lehta rrotullohen rreth një bërthame të rëndë, si planetët rreth diellit, u propozua nga Ernest Rutherford në vitin 1911, pasi vetë bërthama u zbulua në laboratorin e tij. Duke bombarduar një copë fletë metalike me grimca alfa, shkencëtarët zbuluan se shumica dërrmuese e grimcave kalonin nëpër fletë metalike, njësoj si drita përmes xhamit. Megjithatë, një pjesë e vogël e tyre - rreth një në 8,000 - u pasqyruan përsëri në burim. Rutherford i shpjegoi këto rezultate me faktin se masa nuk shpërndahet në mënyrë të barabartë në materie, por është e përqendruar në "grumbulla" - bërthama atomike që mbajnë një ngarkesë pozitive që sprapsin grimcat alfa të ngarkuara pozitivisht. Elektronet e lehta dhe të ngarkuar negativisht shmangin "rënjen" në bërthamë duke u rrotulluar rreth tyre në mënyrë që forca centrifugale të balancojë tërheqjen elektrostatike.
Thuhet se pasi shpiku këtë model, Rutherford thirri: "Tani e di se si duket një atom!" Megjithatë, shpejt, pas frymëzimit, Rutherford kuptoi natyrën e gabuar të idesë së tij. Duke u rrotulluar rreth bërthamës, elektroni krijon elektrike dhe fushë magnetike. Këto fusha udhëtojnë me shpejtësinë e dritës në formën e një valë elektromagnetike. Dhe një valë e tillë mbart energji me vete! Rezulton se, duke u rrotulluar rreth bërthamës, elektroni do të humbasë vazhdimisht energji dhe do të bjerë në bërthamë brenda të miliardave të sekondës. (Mund të lind pyetja nëse i njëjti argument mund të zbatohet për planetët e sistemit diellor: pse nuk bien në Diell? Përgjigje: valët gravitacionale, nëse ekzistojnë fare, janë shumë më të dobëta se valët elektromagnetike, dhe energjia e ruajtur në planetë është shumë më e madhe se në elektrone, kështu që "rezerva e fuqisë" e planetëve është shumë herë më e gjatë.)
Rutherford i besoi bashkëpunëtorit të tij, teoricienit të ri Niels Bohr, detyrën për të zgjidhur kontradiktën. Pasi punoi për dy vjet, Bohr gjeti një zgjidhje të pjesshme. Ai supozoi se midis të gjitha orbitave të mundshme të një elektroni, ka nga ato në të cilat elektroni mund të qëndrojë për një kohë të gjatë pa emetuar. Një elektron mund të lëvizë nga një orbitë e palëvizshme në tjetrën, ndërkohë që thith ose lëshon një kuant fushë elektromagnetike me energji të barabartë me diferencën e energjisë ndërmjet dy orbitave. Duke përdorur parimet fillestare të fizikës kuantike, të cilat tashmë ishin zbuluar në atë kohë, Bohr ishte në gjendje të llogariste parametrat e orbitave të palëvizshme dhe, në përputhje me rrethanat, energjitë e kuanteve të rrezatimit që korrespondonin me tranzicionet. Këto energji deri në atë kohë ishin matur duke përdorur metoda spektroskopike, dhe parashikimet teorike të Bohr-it përkonin pothuajse në mënyrë të përsosur me rezultatet e këtyre matjeve!
Pavarësisht nga ky rezultat triumfues, teoria e Bohr-it vështirë se solli qartësi në çështjen e fizikës atomike, sepse ishte gjysmë-empirike: ndërsa postulonte praninë e orbitave të palëvizshme, ajo nuk shpjegonte në asnjë mënyrë natyrën e tyre fizike. Një sqarim i plotë i çështjes kërkoi të paktën dy dekada të tjera, gjatë të cilave mekanika kuantike u zhvillua si një teori fizike sistematike dhe integrale.
Në kuadrin e kësaj teorie, elektroni i nënshtrohet parimit të pasigurisë dhe nuk përshkruhet pika materiale, si një planet, por një funksion valor "i njollosur" në të gjithë orbitën. Në çdo moment të kohës është në një mbivendosje të gjendjeve që korrespondojnë me të gjitha pikat e orbitës. Meqenëse dendësia e shpërndarjes së masës në hapësirë, e përcaktuar nga funksioni valor, nuk varet nga koha, një fushë elektromagnetike e alternuar nuk krijohet rreth elektronit; nuk ka humbje energjie.
Kështu, modeli planetar jep një paraqitje të vërtetë vizuale të asaj se si duket një atom - Rutherford kishte të drejtë në pasthirrmën e tij. Megjithatë, ajo nuk shpjegon se si funksionon atomi: struktura është shumë më komplekse dhe më e thellë se ajo që modeloi Rutherford.
Si përfundim, vërej se "miti" i modelit planetar është në qendër të dramës intelektuale që shkaktoi një pikë kthese në fizikë njëqind vjet më parë dhe i dha formë kësaj shkencë në formën e saj moderne.
Alexander Lvovsky
PhD në fizikë, profesor në Fakultetin e Fizikës në Universitetin e Calgary, drejtues i grupit shkencor, anëtar i këshillit shkencor të Qendrës Kuantike Ruse, redaktor i revistës shkencore Optics Express
Atomet individuale mund të kontrollohen
Kjo eshte e vertetë. Sigurisht që mundesh, pse jo? Ju mund të kontrolloni parametra të ndryshëm të një atomi, dhe një atom ka mjaft prej tyre: ai ka një pozicion në hapësirë, shpejtësi dhe ka edhe shkallë të brendshme lirie. Shkallët e brendshme të lirisë përcaktojnë vetitë magnetike dhe elektrike të një atomi, si dhe gatishmërinë e tij për të emetuar dritë ose valë radio. Në varësi të gjendjes së brendshme të një atomi, ai mund të jetë pak a shumë aktiv në përplasje dhe reaksione kimike, të ndryshojë vetitë e atomeve përreth dhe përgjigja e tij ndaj fushave të jashtme varet nga gjendja e tij e brendshme. Në mjekësi, për shembull, ata përdorin të ashtuquajturat gaze të polarizuara për të ndërtuar tomogramë të mushkërive - në gazra të tillë të gjithë atomet janë në të njëjtën gjendje të brendshme, gjë që u lejon atyre të "shohin" vëllimin që mbushin me përgjigjen e tyre.
Nuk është aq e vështirë të kontrollosh shpejtësinë e një atomi ose pozicionin e tij; është shumë më e vështirë të zgjedhësh saktësisht një atom për kontroll. Por edhe kjo mund të bëhet. Një nga qasjet për një ndarje të tillë të atomit realizohet duke përdorur ftohjen me lazer. Për kontroll, është gjithmonë e përshtatshme të kesh një pozicion fillestar të njohur; është mjaft mirë nëse atomi nuk lëviz ende. Ftohja me lazer ju lejon të arrini të dyja, lokalizimin e atomeve në hapësirë dhe ftohjen e tyre, domethënë zvogëloni shpejtësinë e tyre pothuajse në zero. Parimi i ftohjes me lazer është i njëjtë me atë të një avioni reaktiv, vetëm ky i fundit lëshon një rrymë gazi për t'u përshpejtuar, dhe në rastin e parë, atomi, përkundrazi, thith një rrymë fotonesh (grimca të lehta) dhe ngadalëson. . Teknikat moderne të ftohjes me lazer mund të ftohin miliona atome deri në shpejtësinë e ecjes dhe më poshtë. Pastaj hyjnë në lojë lloje të ndryshme të kurtheve pasive, për shembull një kurth dipoli. Nëse ftohja me lazer përdor një fushë drite që atomi thith në mënyrë aktive, atëherë për ta mbajtur atë në një kurth dipoli, frekuenca e dritës zgjidhet larg çdo përthithjeje. Rezulton se drita lazer shumë e fokusuar është në gjendje të polarizojë grimcat e vogla dhe kokrrat e pluhurit dhe t'i tërheqë ato në zonën me intensitetin më të madh të dritës. Atomi nuk bën përjashtim dhe tërhiqet gjithashtu në rajonin e fushës më të fortë. Rezulton se nëse e përqendroni dritën sa më fort që të jetë e mundur, atëherë vetëm një atom mund të mbahet në një kurth të tillë. Fakti është se nëse një i dytë bie në kurth, atëherë rezulton të jetë i shtypur aq fort ndaj të parës sa që formojnë një molekulë dhe në të njëjtën kohë bien nga kurthi. Sidoqoftë, një fokus i tillë i mprehtë nuk është mënyra e vetme për të izoluar një atom të vetëm; ju gjithashtu mund të përdorni vetitë e ndërveprimit të një atomi me një rezonator për atomet, jonet e ngarkuara, mund të përdorni fusha elektrike për të kapur dhe mbajtur saktësisht një jon, e kështu me radhë. Është madje e mundur që të ngacmohet një atom në një grup mjaft të kufizuar atomesh në një gjendje shumë të ngacmuar, të ashtuquajtur Rydberg. Një atom, pasi të ngacmohet në gjendjen Rydberg, bllokon mundësinë e ngacmimit të fqinjëve të tij në të njëjtën gjendje dhe, nëse vëllimi me atomet është mjaft i vogël, do të jetë i vetmi.
Në një mënyrë apo tjetër, pasi një atom kapet, ai mund të kontrollohet. Gjendja e brendshme mund të ndryshohet nga fushat e dritës dhe frekuencave radio duke përdorur frekuencat e dëshiruara dhe polarizimin e valës elektromagnetike. Është e mundur të transferohet një atom në çdo gjendje të paracaktuar, qoftë një gjendje e caktuar - një nivel ose mbivendosje e tyre. Pyetja e vetme është disponueshmëria e frekuencave të kërkuara dhe aftësia për të bërë impulse kontrolli mjaft të shkurtër dhe të fuqishëm. NË Kohët e fundit u bë i mundur kontrolli më efektiv i atomeve duke i mbajtur ato në afërsi të nanostrukturave, gjë që bën të mundur jo vetëm "të bisedohet" me atomin në mënyrë më efektive, por edhe të përdoret vetë atomi - më saktë, gjendjet e tij të brendshme - për të kontrolluar. rrjedhën e dritës, dhe në të ardhmen, ndoshta, për qëllime kompjuterike.
Kontrolli i pozicionit të një atomi të mbajtur nga një kurth është mjaft më i ngushtë detyrë e thjeshtë- thjesht lëvizni vetë kurthin. Në rastin e një kurthi dipoli, lëvizni rrezen e dritës, e cila mund të bëhet, për shembull, me pasqyra lëvizëse për një shfaqje lazer. Atomit përsëri mund t'i jepet shpejtësia në një mënyrë reaktive - i detyruar të thithë dritën, dhe joni mund të përshpejtohet lehtësisht nga fushat elektrike, ashtu siç ishte bërë në tubat e rrezeve katodike. Pra, sot, në parim, çdo gjë mund të bëhet me një atom, është vetëm çështje kohe dhe përpjekjeje.
Alexey Akimov
Atomi është i pandashëm
Pjesërisht e vërtetë, pjesërisht jo. Wikipedia na jep përkufizimin e mëposhtëm: “Atomi (nga greqishtja e vjetër ἄτομος - i pandashëm, i paprerë) është një grimcë e një lënde me madhësi dhe masë mikroskopike, pjesa më e vogël. element kimik, e cila është bartëse e vetive të saj. Një atom përbëhet nga një bërthamë atomike dhe elektrone."
Në ditët e sotme, çdo person i arsimuar imagjinon atomin në modelin e Radhërfordit, të përfaqësuar shkurtimisht nga fjalia e fundit e këtij përkufizimi të pranuar përgjithësisht. Duket se përgjigjja e pyetjes/mitit të shtruar është e qartë: një atom është një objekt i përbërë dhe kompleks. Megjithatë, situata nuk është aq e qartë. Filozofët e lashtë vendosën në përkufizimin e një atomi kuptimin e ekzistencës së një grimce elementare dhe të pandashme të materies dhe nuk kishin gjasa ta lidhnin problemin me strukturën e elementeve të tabelës periodike. Në atomin e Radhërfordit ne fakt gjejmë një grimcë të tillë - është një elektron.
Elektroni sipas ide moderne, duke u përshtatur në të ashtuquajturat
"> Modeli standard është një pikë gjendja e së cilës përshkruhet nga pozicioni dhe shpejtësia. Është e rëndësishme që specifikimi i njëkohshëm i këtyre karakteristikave kinematike të jetë i pamundur për shkak të parimit të pasigurisë së Heisenberg, por duke marrë parasysh vetëm njërën prej tyre, për shembull koordinatën, mund të përcaktohet me saktësi arbitrare të lartë.
A është atëherë e mundur, duke përdorur teknologjinë moderne eksperimentale, të përpiqemi të lokalizojmë një elektron në një shkallë dukshëm më të vogël se madhësia atomike (~ 0,5 * 10-8 cm) dhe të kontrollojmë ngjashmërinë e tij me pikë? Rezulton se nëse përpiqeni të lokalizoni një elektron në shkallën e të ashtuquajturës gjatësi vale Compton - rreth 137 herë më e vogël se madhësia e një atomi hidrogjeni - elektroni do të ndërveprojë me antimaterien e tij dhe sistemi do të bëhet i paqëndrueshëm.
Vija dhe pandashmëria e elektronit dhe të tjerëve grimcat elementare materia është një element kyç i parimit të veprimit me rreze të shkurtër në teorinë e fushës dhe është i pranishëm në të gjitha ekuacionet themelore që përshkruajnë natyrën. Kështu, filozofët e lashtë nuk ishin aq larg nga e vërteta në supozimin se ekzistojnë grimca të pandashme të materies.
Dmitry Kupriyanov
Doktor i Shkencave Fizike dhe Matematikore, Profesor i Fizikës, Universiteti Politeknik Shtetëror i Shën Petersburgut, Drejtor. Departamenti i Fizikës Teorike SPbSPU
Shkenca nuk e di ende këtë. Modeli planetar i atomit i Radhërfordit supozoi se elektronet rrotullohen rreth bërthamës atomike, si planetët që rrotullohen rreth diellit. Në të njëjtën kohë, ishte e natyrshme të supozohej se elektronet janë grimca të ngurta sferike. Modeli klasik i Rutherford ishte kontradiktor nga brenda. Grimcat e ngarkuara të përshpejtuara që lëvizin qartë (elektronet) do të duhej të humbnin energji për shkak të rrezatimi elektromagnetik dhe përfundimisht bien në bërthamat e atomeve.
Niels Bohr propozoi ndalimin e këtij procesi dhe futjen e kërkesave të caktuara për rrezet e orbitave përgjatë të cilave lëvizin elektronet. Modeli fenomenologjik i Bohr-it i la vendin modelit kuantik të atomit, të zhvilluar nga Heisenberg, dhe modelit kuantik, por më vizual, të atomit, të propozuar nga Schrödinger. Në modelin Schrödinger, elektronet nuk janë më topa që fluturojnë në orbitë, por valë në këmbë që, si retë, varen mbi bërthamën atomike. Forma e këtyre "reve" u përshkrua nga funksioni i valës i prezantuar nga Schrödinger.
Menjëherë u ngrit pyetja: cili është kuptimi fizik i funksionit të valës? Përgjigja u propozua nga Max Born: moduli në katror i funksionit të valës është probabiliteti i gjetjes së një elektroni në një pikë të caktuar në hapësirë. Dhe këtu filluan vështirësitë. U ngrit pyetja: çfarë do të thotë të gjesh një elektron në një pikë të caktuar në hapësirë? A nuk duhet kuptuar pohimi i Bornit si një pranim se një elektron është një top i vogël që fluturon përgjatë një trajektoreje të caktuar dhe që mund të kapet në një pikë të caktuar në këtë trajektore me një probabilitet të caktuar?
Ky është pikërisht këndvështrimi i Shrodingerit dhe Albert Ajnshtajnit, të cilët iu bashkuan për këtë çështje. Ata u kundërshtuan nga fizikanët e Shkollës së Kopenhagës - Niels Bohr dhe Werner Heisenberg, të cilët argumentuan se elektroni thjesht nuk ekziston midis akteve të matjes, që do të thotë se nuk ka kuptim të flasim për trajektoren e lëvizjes së tij. Diskutimi midis Bohr-it dhe Ajnshtajnit për interpretimin e mekanikës kuantike hyri në histori. Bohr dukej se ishte fituesi: ai arriti, megjithëse jo shumë qartë, të përgënjeshtrojë të gjitha paradokset e formuluara nga Ajnshtajni, madje edhe paradoksin e famshëm të "Macja e Shrodingerit", të formuluar nga Schrödinger në 1935. Për disa dekada, shumica e fizikanëve ranë dakord me Bohr-in se materia nuk është një realitet objektiv që na jepet në ndjesi, siç mësoi Karl Marksi, por diçka që lind vetëm në momentin e vëzhgimit dhe nuk ekziston pa një vëzhgues. Është interesante që në kohët sovjetike, departamentet e filozofisë në universitete mësonin se një këndvështrim i tillë është idealizëm subjektiv, domethënë një prirje që bie ndesh me materializmin objektiv - filozofinë e Marksit, Engelsit, Leninit dhe Ajnshtajnit. Në të njëjtën kohë, në departamentet e fizikës, studentët u mësuan se konceptet e Shkollës së Kopenhagës ishin të vetmet e sakta (ndoshta sepse fizikani teorik më i famshëm sovjetik, Lev Landau, i përkiste kësaj shkolle).
Për momentin, mendimet e fizikantëve janë të ndara. Nga njëra anë, interpretimi i mekanikës kuantike në Kopenhagë vazhdon të jetë i popullarizuar. Përpjekjet për të verifikuar në mënyrë eksperimentale vlefshmërinë e këtij interpretimi (për shembull, verifikimi i suksesshëm i të ashtuquajturës pabarazi Bell nga fizikani francez Alain Aspe) gëzojnë miratim pothuajse unanim nga komuniteti shkencor. Nga ana tjetër, teoricienët janë mjaft rehat kur diskutojnë teoritë alternative, siç është teoria e botëve paralele. Duke iu rikthyer elektronit, mund të themi se shanset e tij për të mbetur një top i bilardos nuk janë ende shumë të larta. Në të njëjtën kohë, ato janë të ndryshme nga zero. Në vitet 20 të shekullit të 20-të, ishte modeli i bilardos i shpërndarjes Compton që bëri të mundur vërtetimin se drita përbëhet nga kuante - fotone. Në shumë probleme që lidhen me pajisje të rëndësishme dhe të dobishme (dioda, transistorë), është e përshtatshme të mendosh për një elektron si një top bilardos. Natyra valore e elektronit është e rëndësishme për përshkrimin e efekteve më delikate, siç është rezistenca magnetike negative e metaleve.
Pyetja filozofike nëse ekziston një top-elektron midis akteve të matjes nuk ka asnjë rëndësi në jetën e zakonshme. me rëndësi të madhe. Megjithatë, kjo pyetje vazhdon të mbetet një nga problemet më serioze të fizikës moderne.
Alexey Kavokin
Kandidat i Shkencave Fizike dhe Matematikore, Profesor në Universitetin e Southampton-it, Drejtues i Grupit të Polaritonikës Kuantike të Qendrës Kuantike Ruse, Drejtor Shkencor i Institutit Mesdhetar të Fizikës Fundamentale (Itali)
Një atom mund të shkatërrohet plotësisht
Kjo eshte e vertetë. Thyerja nuk është ndërtim. Ju mund të shkatërroni çdo gjë, duke përfshirë një atom, në çdo shkallë të plotësisë. Në një përafrim të parë, një atom është një bërthamë e ngarkuar pozitivisht e rrethuar nga elektrone të ngarkuar negativisht. Veprimi i parë shkatërrues që mund të kryhet në një atom është shkëputja e elektroneve prej tij. Kjo mund të bëhet në mënyra të ndryshme: ju mund të përqëndroheni në një të fuqishëm rrezatimi lazer, mund të rrezatohet me elektrone të shpejta ose grimca të tjera të shpejta. Një atom që ka humbur disa nga elektronet e tij quhet jon. Është në këtë gjendje që atomet ekzistojnë në Diell, ku temperaturat janë aq të larta sa është praktikisht e pamundur që atomet të mbajnë elektronet e tyre në përplasje.
Sa më shumë elektrone të ketë humbur një atom, aq më e vështirë është të hiqet pjesa tjetër. Në varësi të numrit atomik, një atom ka më shumë ose më pak elektrone. Atomi i hidrogjenit në përgjithësi ka vetëm një elektron, dhe shpesh e humbet atë edhe në kushte normale, dhe është hidrogjeni që ka humbur elektronet e tij ai që përcakton pH-në e ujit. Një atom helium ka dy elektrone, dhe në një gjendje plotësisht të jonizuar quhet grimcë alfa - lloji i grimcave që ne tashmë presim nga një reaktor bërthamor dhe jo nga uji i zakonshëm. Atomet që përmbajnë shumë elektrone kërkojnë edhe më shumë energji për të hequr të gjitha elektronet, por megjithatë, është e mundur që të largohen të gjitha elektronet nga çdo atom.
Nëse të gjitha elektronet janë shkëputur, atëherë bërthama mbetet, por ajo gjithashtu mund të shkatërrohet. Bërthama përbëhet nga protone dhe neutrone (përgjithësisht hadrone), dhe megjithëse ato janë mjaft të lidhura, një grimcë rënëse me energji mjaft të lartë mund t'i ndajë ato. Atomet e rënda, në të cilat ka shumë neutrone dhe protone, priren të shpërbëhen vetë, duke lëshuar mjaft energji - termocentralet bërthamore bazohen në këtë parim.
Por edhe nëse thyeni bërthamën dhe grisni të gjitha elektronet, grimcat origjinale mbeten: neutronet, protonet, elektronet. Ata, natyrisht, gjithashtu mund të shkatërrohen. Në fakt, kjo është ajo që bën, e cila përshpejton protonet në energji të mëdha, duke i shkatërruar plotësisht ato në përplasje. Në këtë rast lindin shumë grimca të reja, të cilat përplasësi i studion. E njëjta gjë mund të bëhet me elektronet dhe çdo grimcë tjetër.
Energjia e një grimce të shkatërruar nuk zhduket, ajo shpërndahet midis grimcave të tjera, dhe nëse ka mjaft prej tyre, atëherë bëhet e pamundur të gjurmohet shpejt grimca origjinale në detin e transformimeve të reja. Gjithçka mund të shkatërrohet, nuk ka përjashtime.
Alexey Akimov
Kandidat i Shkencave Fizike dhe Matematikore, kreu i grupit "Simuluesit Kuantikë" të Qendrës Kuantike Ruse, mësues në MIPT, punonjës i Institutit Fizik Lebedev, studiues në Universitetin e Harvardit
Një atom hidrogjeni që kap retë elektronike. Dhe megjithëse fizikantët modernë Me ndihmën e përshpejtuesve ata madje mund të përcaktojnë formën e një protoni; atomi i hidrogjenit, me sa duket, do të mbetet objekti më i vogël, imazhi i të cilit ka kuptim për të quajtur një fotografi. Lenta.ru paraqet një përmbledhje metodat moderne duke fotografuar mikrobotën.
Në mënyrë të rreptë, nuk ka mbetur pothuajse asnjë fotografi e zakonshme këto ditë. Imazhet që ne zakonisht i quajmë fotografi dhe mund të gjenden, për shembull, në çdo raport fotografik të Lenta.ru, janë në të vërtetë modele kompjuteri. Një matricë e ndjeshme ndaj dritës në një pajisje të veçantë (tradicionalisht vazhdon të quhet "kamerë") përcakton shpërndarjen hapësinore të intensitetit të dritës në disa vargje të ndryshme spektrale, elektronika e kontrollit i ruan këto të dhëna në formë dixhitale, dhe më pas një tjetër qark elektronik Bazuar në këto të dhëna, ai u jep komanda transistorëve në ekranin e kristalit të lëngshëm. Film, letër, zgjidhje speciale për përpunimin e tyre - e gjithë kjo është bërë ekzotike. Dhe nëse kujtojmë kuptimin e mirëfilltë të fjalës, atëherë fotografia është "pikturë e lehtë". Pra, çfarë mund të themi që shkencëtarët ia dolën për të fotografuar atom, është e mundur vetëm me një sasi të drejtë konvencioni.
Më shumë se gjysma e të gjitha imazheve astronomike janë marrë prej kohësh nga teleskopët infra të kuqe, ultravjollcë dhe me rreze X. Mikroskopët elektronikë rrezatojnë jo me dritë, por me një rreze elektronesh, ndërsa mikroskopët e forcës atomike skanojnë edhe relievin e kampionit me gjilpërë. Hani mikroskopët me rreze x dhe skanerët me rezonancë magnetike. Të gjitha këto pajisje na japin imazhe të sakta të objekteve të ndryshme, dhe përkundër faktit se, natyrisht, nuk ka nevojë të flasim për "pikturë me dritë" këtu, ne përsëri do t'i lejojmë vetes t'i quajmë imazhe të tilla fotografi.
Eksperimentet e fizikanëve për të përcaktuar formën e protonit ose shpërndarjen e kuarkeve brenda grimcave do të mbeten prapa skenës; historia jonë do të kufizohet në shkallën e atomeve.
Optika nuk vjetërohet kurrë
Siç doli në gjysmën e dytë të shekullit të 20-të, mikroskopët optikë kanë ende vend për përmirësim. Një moment vendimtar në kërkimin biologjik dhe mjekësor ishte ardhja e ngjyrave fluoreshente dhe metodave që lejojnë etiketimin selektiv të substancave të caktuara. Kjo nuk ishte "thjesht një shtresë e re bojë", ishte një revolucion i vërtetë.
Në kundërshtim me besimin popullor, fluoreshenca nuk është aspak një shkëlqim në errësirë (kjo e fundit quhet lumineshencë). Ky është fenomeni i përthithjes së kuanteve të një energjie të caktuar (të themi, drita blu) me emetimin e mëvonshëm të kuanteve të tjera të energjisë më të ulët dhe, në përputhje me rrethanat, dritës tjetër (kur thithet bluja, ato jeshile do të emetohen). Nëse instaloni një filtër drite që transmeton vetëm kuantet e emetuara nga boja dhe bllokon dritën që shkakton fluoreshencë, mund të shihni një sfond të errët me pika të ndritshme ngjyrash, dhe ngjyrat, nga ana tjetër, mund ta ngjyrosin kampionin në mënyrë jashtëzakonisht selektive.
Për shembull, ju mund të pikturoni citoskeletin qelizë nervore e kuqe, sinapset e theksuara në të gjelbër dhe bërthama në blu. Ju mund të bëni një etiketë fluoreshente që do t'ju lejojë të zbuloni receptorët e proteinave në membranë ose molekulat e sintetizuara nga qeliza në kushte të caktuara. Metoda e ngjyrosjes imunohistokimike ka revolucionarizuar shkenca biologjike. Dhe kur inxhinierët gjenetikë mësuan të bënin kafshë transgjenike me proteina fluoreshente, kjo metodë përjetoi një rilindje: për shembull, minjtë me ngjyrë ngjyra të ndryshme neuronet.
Përveç kësaj, inxhinierët dolën me (dhe praktikuan) metodën e të ashtuquajturës mikroskopi konfokale. Thelbi i tij qëndron në faktin se mikroskopi fokusohet në një shtresë shumë të hollë dhe një diafragmë e veçantë ndërpret ndriçimin e krijuar nga objektet jashtë kësaj shtrese. Një mikroskop i tillë mund të skanojë në mënyrë sekuenciale një mostër nga lart poshtë dhe të marrë një grumbull imazhesh, e cila është një bazë e gatshme për një model tredimensional.
Përdorimi i lazerëve dhe sistemeve të sofistikuara të kontrollit të rrezeve optike ka zgjidhur problemin e zbehjes së ngjyrave dhe tharjes së mostrave delikate biologjike nën dritë të ndritshme: rrezja lazer skanon kampionin vetëm kur është e nevojshme për imazhe. Dhe për të mos humbur kohë dhe përpjekje duke ekzaminuar një ekzemplar të madh përmes një okular me një fushë të ngushtë shikimi, inxhinierët sugjeruan sistem automatik skanimi: mund të vendosni një gotë me një mostër në skenën e një mikroskopi modern dhe pajisja do të marrë në mënyrë të pavarur një panoramë në shkallë të gjerë të të gjithë kampionit. Në të njëjtën kohë, ai do të fokusohet në vendet e duhura dhe më pas do të bashkojë shumë korniza së bashku.
Disa mikroskopë mund të përmbajnë minj të gjallë, minj ose të paktën kafshë të vogla jovertebrore. Të tjerët ofrojnë një zmadhim të lehtë, por kombinohen me një aparat me rreze X. Për të eliminuar ndërhyrjet nga dridhjet, shumë prej tyre janë montuar në tavolina të veçanta që peshojnë disa tonë brenda dhomave me një mikroklimë të kontrolluar me kujdes. Kostoja e sistemeve të tilla tejkalon koston e mikroskopëve të tjerë elektronikë, dhe garat për kornizën më të bukur janë bërë prej kohësh një traditë. Për më tepër, përmirësimi i optikës vazhdon: nga kërkimi varietetet më të mira xhami dhe duke zgjedhur kombinimet optimale të lenteve, inxhinierët kaluan në mënyrat për të fokusuar dritën.
Ne kemi renditur në mënyrë specifike një numër detajesh teknike për të treguar: progresin në terren kërkime biologjike prej kohësh është shoqëruar me progres në fusha të tjera. Nëse nuk do të kishte kompjuterë që do të mund të numëronin automatikisht numrin e qelizave të njollosura në disa qindra fotografi, supermikroskopët do të kishin pak përdorim. Dhe pa ngjyra fluoreshente, të gjitha miliona qelizat do të ishin të padallueshme nga njëra-tjetra, kështu që do të ishte pothuajse e pamundur të monitorohej formimi i të rejave ose vdekja e të vjetrave.
Në fakt, mikroskopi i parë ishte një kapëse me një lente sferike të ngjitur në të. Një analog i një mikroskopi të tillë mund të jetë i thjeshtë kartë loje me një vrimë të bërë në të dhe një pikë uji. Sipas disa raporteve, pajisje të ngjashme u përdorën nga minatorët e arit në Kolyma tashmë në shekullin e kaluar.
Përtej kufirit të difraksionit
Mikroskopët optikë kanë një disavantazh thelbësor. Fakti është se duke përdorur formën e valëve të dritës është e pamundur të rindërtoni formën e atyre objekteve që doli të ishin shumë më të shkurtër se gjatësia e valës: me të njëjtin sukses mund të provoni të ekzaminoni strukturën e hollë të materialit me dorën tuaj. një dorezë e trashë saldimi.
Kufizimet e krijuara nga difraksioni janë kapërcyer pjesërisht, pa shkelur ligjet e fizikës. Dy rrethana i ndihmojnë mikroskopët optikë të zhyten nën pengesën e difraksionit: fakti që gjatë fluoreshencës kuantet emetohen nga molekula individuale të bojës (të cilat mund të jenë mjaft larg njëra-tjetrës) dhe fakti që për shkak të mbivendosjes së valëve të dritës është e mundur të merrni një pikë të ndritshme me një diametër më të vogël se gjatësia e valës.
Kur mbivendosen mbi njëra-tjetrën, valët e dritës mund të anulojnë njëra-tjetrën, kështu që parametrat e ndriçimit të mostrës vendosen në mënyrë që zona më e vogël e mundshme të bjerë në zonën e ndritshme. Në kombinim me algoritmet matematikore që lejojnë, për shembull, heqjen e fantazmave në imazh, një ndriçim i tillë me drejtim siguron një rritje të mprehtë të cilësisë së shkrepjes. Bëhet e mundur, për shembull, të ekzaminohen strukturat ndërqelizore duke përdorur një mikroskop optik dhe madje (duke kombinuar metodën e përshkruar me mikroskopin konfokal) të merren imazhe tredimensionale të tyre.
Mikroskop elektronik në instrumente elektronike
Për të zbuluar atomet dhe molekulat, shkencëtarët nuk duhej t'i shikonin ato - teoria molekulare nuk kishte nevojë të shihte objektin. Por mikrobiologjia u bë e mundur vetëm pas shpikjes së mikroskopit. Prandaj, në fillim, mikroskopët u shoqëruan në mënyrë specifike me mjekësinë dhe biologjinë: fizikanët dhe kimistët që studionin objekte dukshëm më të vogla u mjaftuan me mjete të tjera. Kur ata donin të shikonin mikrobotën, kufizimet e difraksionit u bënë një problem serioz, veçanërisht pasi metodat e mikroskopit fluoreshent të përshkruara më sipër ishin ende të panjohura. Dhe ka pak kuptim të rritet rezolucioni nga 500 në 100 nanometra nëse objekti që duhet të ekzaminohet është edhe më i vogël!
Duke ditur se elektronet mund të sillen edhe si valë edhe si grimcë, fizikanët nga Gjermania krijuan një lente elektronike në vitin 1926. Ideja në të cilën qëndronte ishte shumë e thjeshtë dhe e kuptueshme për çdo nxënës shkolle: meqenëse fusha elektromagnetike devijon elektronet, ajo mund të përdoret për të ndryshuar formën e një rrezeje të këtyre grimcave, duke i tërhequr ato në drejtime të ndryshme, ose, përkundrazi, për të reduktuar. diametri i rrezes. Pesë vjet më vonë, në vitin 1931, Ernst Ruska dhe Max Knoll ndërtuan mikroskopin e parë elektronik në botë. Në pajisje, kampioni fillimisht u ndriçua nga një rreze elektronesh, dhe më pas një lente elektronike zgjeroi rrezen që kalonte përpara se të binte në një ekran të veçantë ndriçues. Mikroskopi i parë siguroi një zmadhim prej vetëm 400 herë, por zëvendësimi i dritës me elektrone i hapi rrugën fotografisë me një zmadhim qindra mijëra herë: projektuesve iu desh të kapërcenin vetëm disa pengesa teknike.
Një mikroskop elektronik bëri të mundur ekzaminimin e strukturës së qelizave në një cilësi të paarritshme më parë. Por nga ky imazh është e pamundur të kuptohet mosha e qelizave dhe prania e disa proteinave në to dhe ky informacion është shumë i nevojshëm për shkencëtarët.
Mikroskopët elektronikë tani lejojnë fotografimin nga afër të viruseve. Ekzistojnë modifikime të ndryshme të pajisjeve që lejojnë jo vetëm të ndriçojnë seksione të holla, por edhe t'i ekzaminojnë ato në "dritën e reflektuar" (në elektronet e reflektuara, natyrisht). Ne nuk do të flasim në detaje për të gjitha variantet e mikroskopëve, por vërejmë se kohët e fundit studiuesit kanë mësuar të rindërtojnë një imazh nga një model difraksioni.
Prekni, jo shikoni
Një revolucion tjetër ndodhi përmes një largimi të mëtejshëm nga parimi i "dritës dhe shiko". Një mikroskop i forcës atomike, si dhe një mikroskop tunelimi skanues, nuk shkëlqen më asgjë në sipërfaqen e mostrave. Në vend të kësaj, një gjilpërë veçanërisht e hollë lëviz nëpër sipërfaqe, e cila fjalë për fjalë kërcen edhe në parregullsi të madhësisë së një atomi individual.
Pa hyrë në detaje të të gjitha metodave të tilla, vërejmë gjënë kryesore: gjilpëra e një mikroskopi tuneli jo vetëm që mund të zhvendoset përgjatë sipërfaqes, por edhe të përdoret për të riorganizuar atomet nga një vend në tjetrin. Kjo është mënyra se si shkencëtarët krijojnë mbishkrime, vizatime dhe madje edhe karikatura në të cilat një djalë i vizatuar luan me një atom. Një atom i vërtetë ksenoni i tërhequr zvarrë nga maja e një mikroskopi tunelimi skanues.
Mikroskopi quhet mikroskop tuneli sepse përdor efektin e një rryme tunelesh që rrjedh përmes një gjilpëre: elektronet kalojnë nëpër hendekun midis gjilpërës dhe sipërfaqes për shkak të efektit tunelues të parashikuar nga mekanika kuantike. Kjo pajisje kërkon një vakum për të funksionuar.
Një mikroskop i forcës atomike (AFM) është shumë më pak i kërkuar për kushtet mjedisore - ai mund (me një numër kufizimesh) të funksionojë pa pompuar ajrin. Në njëfarë kuptimi, AFM është pasardhësi nanoteknologjik i gramafonit. Një gjilpërë e montuar në një kllapë të hollë dhe fleksibël konsol ( konsol dhe ka një "kllapë"), lëviz përgjatë sipërfaqes pa aplikuar tension në të dhe ndjek relievin e kampionit në të njëjtën mënyrë si një gjilpërë gramafoni ndjek përgjatë brazdave të një pllaka gramafoni. Përkulja e konsolit bën që pasqyra e montuar në të të devijohet; pasqyra devijon rrezen e lazerit dhe kjo lejon që dikush të përcaktojë me shumë saktësi formën e kampionit në studim. Gjëja kryesore është të keni një sistem mjaft të saktë për lëvizjen e gjilpërës, si dhe një furnizim gjilpërash që duhet të jenë krejtësisht të mprehta. Rrezja e lakimit në majat e gjilpërave të tilla nuk mund të kalojë një nanometër.
AFM ju lejon të shihni atome dhe molekula individuale, por, si një mikroskop tunelesh, nuk ju lejon të shikoni nën sipërfaqen e një kampioni. Me fjalë të tjera, shkencëtarët duhet të zgjedhin midis aftësisë për të parë atomet dhe aftësisë për të studiuar të gjithë objektin. Megjithatë, edhe për mikroskopët optikë, pjesët e brendshme të mostrave që studiohen nuk janë gjithmonë të aksesueshme, sepse mineralet ose metalet zakonisht nuk e transmetojnë mirë dritën. Për më tepër, ka ende vështirësi me fotografimin e atomeve - këto objekte shfaqen si topa të thjeshtë, forma e reve elektronike nuk është e dukshme në imazhe të tilla.
Rrezatimi sinkrotron, i cili ndodh kur grimcat e ngarkuara të përshpejtuara nga përshpejtuesit ngadalësohen, bën të mundur studimin e mbetjeve të fosilizuara të kafshëve parahistorike. Duke e rrotulluar kampionin nën rrezet X, ne mund të marrim tomogramë tredimensionale - kështu, për shembull, u gjet truri brenda kafkës së peshkut që u zhduk 300 milionë vjet më parë. Është e mundur të bëhet pa rrotullim nëse rrezatimi i transmetuar regjistrohet duke regjistruar rrezet X të shpërndara për shkak të difraksionit.
Dhe këto nuk janë të gjitha mundësitë që hap rrezatimi me rreze X. Kur rrezatohen me të, shumë materiale fluoreshojnë dhe nga natyra e fluoreshencës mund të përcaktohet përbërje kimike substanca: në këtë mënyrë, shkencëtarët ngjyrosin objekte të lashta, veprat e Arkimedit të fshira në Mesjetë, ose ngjyrosin pendët e zogjve të zhdukur prej kohësh.
Atomet pozojnë
Në sfondin e të gjitha mundësive që ofrojnë metodat me rreze X ose optike-fluoreshente, rruge e re fotografimi i atomeve individuale nuk duket më si një përparim kaq i madh në shkencë. Thelbi i metodës që bëri të mundur marrjen e imazheve të paraqitura këtë javë është si më poshtë: elektronet hiqen nga atomet e jonizuar dhe dërgohen në një detektor të veçantë. Çdo akt jonizimi largon një elektron nga një pozicion i caktuar dhe jep një pikë në "foto". Pasi grumbulluan disa mijëra pika të tilla, shkencëtarët formuan një pamje që tregon vendndodhjet më të mundshme për zbulimin e një elektroni rreth bërthamës së një atomi, dhe kjo, sipas përkufizimit, është një re elektronike.
Si përfundim, aftësia për të parë atome individuale me retë e tyre elektronike është më tepër qershia mbi tortën e mikroskopisë moderne. Ishte e rëndësishme për shkencëtarët të studionin strukturën e materialeve, të studionin qelizat dhe kristalet, dhe zhvillimi i teknologjisë si rezultat bëri të mundur arritjen e atomit të hidrogjenit. Çdo gjë më pak është tashmë sfera e interesit të specialistëve në fizikën elementare të grimcave. Dhe biologët, shkencëtarët e materialeve dhe gjeologët kanë ende hapësirë për të përmirësuar mikroskopët, madje edhe me zmadhim mjaft modest në krahasim me sfondin e atomeve. Neurofiziologët, për shembull, kanë dashur prej kohësh të kenë një pajisje të aftë për të parë qeliza individuale brenda një truri të gjallë dhe krijuesit e roverëve të Marsit do të shesin shpirtrat e tyre për një mikroskop elektronik që mund të përshtatet në bordin e një anije kozmike dhe mund të funksionojë në Mars.
