이것은 육안으로 볼 수 있는 단일 원자의 사진입니다.

원자를 보고 싶나요? 이것은 맨눈으로 완벽하게 볼 수 있는 단일 원자의 이미지입니다.

• 원자는 너무 작아서 현미경 없이는 보는 것이 거의 불가능합니다.
• 하지만 이제 수상 경력에 빛나는 원자 사진은 전기장 속에 있는 단일 입자를 보여줍니다. 아주 자세히 보면 맨눈으로도 볼 수 있습니다.
• 이것은 양성자가 38개인 스트론튬 원자입니다. 스트론튬 원자의 지름은 수백만분의 몇 밀리미터입니다.

우주에 있는 모든 물질은 육안으로 볼 수 없을 만큼 작은 구성 요소로 이루어져 있습니다. 하지만 우리 인간이라면 눈의 물리적 한계 때문에 보고 싶은 것을 보지 못할 리가 없겠죠?

원자 이미징 분야의 획기적인 발전은 물리학과 공학에 큰 영향을 미치고 응용될 수 있으며, 고해상도와 3차원으로 원자 구조를 연구할 수 있는 놀라운 능력을 제공합니다. 우리는 이것을 재료과학부터 양자통신까지 모든 분야에 활용할 수 있습니다.

정의에 따르면 원자는 음전하를 띤 전자 구름에 둘러싸인 중앙의 핵을 포함하는 물질의 기본 단위입니다. 원자는 정말 작아서 지름이 불과 수십 분의 1나노미터에 불과합니다. 사실, 그것들은 너무 작아서 최신 현미경을 사용하더라도 맨눈으로는 볼 수 없습니다.

하지만 최근 공개된 사진은 전기장 속에 떠 있는 원자의 모양을 보여주는데, 어떤 종류의 현미경도 필요 없이 맨눈으로 볼 수 있을 만큼 "크다".

이 놀라운 사진은 사진작가 데이비드 나들링거의 작품으로, "이온 트랩 속의 단일 원자" 라는 제목을 달고 있습니다 . 영국 공학 및 물리과학 연구 위원회의 과학 사진 대회에서도 수상한 이 사진은 강한 전기장에 담긴 단일 스트론튬 원자의 모양과 레이저 빔을 받아 원자가 빛을 방출하는 모습을 묘사하고 있습니다.

이 사진 속의 스트론튬 원자 하나는 육안으로 볼 수 있지만, 눈을 크게 뜨고 자세히 들여다봐야 찾을 수 있을 겁니다. 구체적으로, 사진 중앙을 자세히 살펴보면 작고 희미한 파란색 점이 보일 것입니다. 그것은 청자색 레이저로 조사된 스트론튬 원자입니다.

스트론튬은 알칼리 토금속 원소의 원자 크기 때문에 사진의 "주인공"으로 선택되었습니다. 스트론튬의 원자 번호는 양성자 38개이고, 스트론튬 원자의 지름은 수백만 분의 1밀리미터입니다. 일반적으로 이 크기는 육안으로는 볼 수 없을 만큼 작지만, 과학자들은 영리한 기술을 사용해 원자를 훨씬 더 밝게 보이게 했습니다.

이에 따라 사진 속 스트론튬 원자에 고출력 레이저를 쬐어 원자 주위를 도는 전자에 에너지가 공급되게 했습니다. 이렇게 에너지가 공급된 전자는 밝은 빛을 방출합니다. 충분한 에너지에 도달하면 전자는 기존 카메라로 원자의 이미지를 포착할 수 있을 만큼 강한 빛을 방출합니다.

하지만 그렇다고 해서 맨눈으로 원자를 완전히 볼 수 있다는 것은 아닙니다. 위의 사진은 장시간 노출 사진인데, 실제로는 스트론튬 원자의 전자가 방출하는 강렬한 빛은 인간의 눈으로는 감지하기에는 너무 약합니다. 대신, 카메라의 장시간 노출 기능을 사용하여 원자에서 방출되는 충분한 빛을 "수집"하여 사진에 담아 보이게 해야 합니다.