Lần đầu tiên chụp được bóng của nguyên tử

Các nhà khoa học thuộc Trung tâm Động lực học lượng tử của Đại học Griffith tại Australia cho biết họ đã lần đầu tiên chụp được bóng của một nguyên tử đơn lẻ. Thành tựu này được thực hiện bằng công nghệ kính hiển vi có độ phân giải cực cao, cho phép ghi nhận hình ảnh của một vật thể ở quy mô đặc biệt nhỏ. Theo nhóm nghiên cứu, đây là bóng của vật thể nhỏ nhất từng được chụp ảnh bằng phương pháp nói trên. Đối tượng được quan sát là các ion nguyên tử đơn lẻ của nguyên tố ytterbi, được tách ra bằng năng lượng điện. Sau khi cô lập các ion, nhóm nghiên cứu chiếu trực tiếp lên chúng một loại ánh sáng có tần số đặc biệt. Tác động của ánh sáng tạo ra hình ảnh bóng của nguyên tử trên thiết bị kính hiển vi. Hình ảnh này sau đó được ghi lại bằng một máy ảnh kỹ thuật số thông qua hệ thống kính hiển vi. Quy trình đòi hỏi sự phối hợp chính xác giữa việc tách ion, điều chỉnh ánh sáng và thu nhận hình ảnh. Chỉ cần thay đổi tần số ánh sáng ở mức một phần một tỷ, các nhà khoa học có thể không còn nhìn thấy bóng của nguyên tử. Để đạt được kết quả, nhóm nghiên cứu đã làm việc liên tục trong khoảng năm năm. Các nhà khoa học sử dụng kính hiển vi có độ phân giải rất cao để tập trung hình ảnh vào một vùng nhỏ hơn những mức từng đạt được trước đó. Nhờ vậy, hình ảnh thu được rõ hơn và việc quan sát bóng nguyên tử trở nên thuận lợi hơn. Tiến sĩ Dave Kielpinski, người đứng đầu nghiên cứu, cho rằng nhóm đã tiến tới giới hạn cao nhất của công nghệ kính hiển vi hiện nay. Ông nhận định rằng dưới ánh sáng thông thường, con người không thể nhìn thấy vật thể nhỏ hơn một nguyên tử. Kết quả này cho thấy vai trò quan trọng của việc kiểm soát chính xác các đặc tính của ánh sáng trong những thí nghiệm ở cấp độ nguyên tử. Theo tiến sĩ Erik Streed, một thành viên của nhóm nghiên cứu, những thí nghiệm như vậy giúp kiểm tra và củng cố hiểu biết hiện có về vật lý nguyên tử. Ông cũng cho rằng kết quả có thể được sử dụng trong lĩnh vực tin học lượng tử. Nghiên cứu vì thế không chỉ mang ý nghĩa về mặt quan sát mà còn liên quan đến khả năng ứng dụng trong các công nghệ lượng tử. Các nhà khoa học cho biết phương pháp này còn có thể hỗ trợ việc ước lượng lượng ánh sáng cần thiết khi quan sát những mẫu vật rất nhỏ. Những mẫu được đề cập gồm tế bào và DNA, vốn có thể bị tổn thương nếu tiếp xúc với mức ánh sáng không phù hợp. Việc xác định chính xác cường độ ánh sáng có thể giúp hạn chế nguy cơ làm hư hại các mẫu trong quá trình quan sát. Thành công của nhóm Đại học Griffith mở rộng khả năng ghi nhận hình ảnh của các đối tượng ở giới hạn rất nhỏ bằng kính hiển vi. Công trình đồng thời cung cấp thêm thông tin thực nghiệm cho việc nghiên cứu tương tác giữa ánh sáng và nguyên tử. Các kết quả được mô tả trong nguồn cho thấy việc chụp bóng của một nguyên tử đơn lẻ là thành quả của nhiều năm nghiên cứu và yêu cầu kiểm soát nghiêm ngặt các điều kiện thí nghiệm.