Même si vos souvenirs des cours de sciences au collège sont lointains, vous avez peut-être retenu ceci : un atome est la plus petite partie d’un élément chimique, et est constitué d’un noyau chargé positivement, autour duquel gravitent des électrons chargés négativement, l’ensemble étant électriquement neutre. Vous aviez sans doute alors appris la même chose que nous : un atome est si petit, qu’il est invisible à l’œil nu, même avec un microscope.
Pourtant, le physicien quantique David Nadlinger vient de remporter un concours de photographie… grâce à la photo d’un atome. Intitulé « Single Atom in an Ion Trap » (« Atome Seul dans un Piège à Ion »), le cliché a gagné le premier prix de la compétition nationale de photographie scientifique organisée par le Conseil de recherche en ingénierie et sciences physiques (EPSRC), une agence gouvernementale britannique de recherche scientifique.
Atome de strontium
La photo est celle d’un atome de strontium flottant au sein d’un champ électrique produit par les électrodes de métal qui l’entourent.
David Nadlinger / University of Oxford
Le physicien à l’origine de la photo a choisi le strontium à cause de sa taille : avec 38 protons (les particules subatomiques portant une charge élémentaire positive, généralement présentes dans le noyau de l’atome), le diamètre d’un atome de strontium est de plusieurs millionièmes de millimètre.
L’atome est illuminé par un puissant laser, qui stimule assez les électrons pour qu’ils émettent de la lumière. Avec assez d’électrons stimulés, émettant assez de lumière, l’appareil photo en très longue exposition a pu capturer cette image.
Il faut toutefois regarder le centre de la photo avec beaucoup d’attention pour voir l’atome, qui se présente sous la forme d’un point bleu à peine visible. Et cet atome reste bien entendu invisible à l’œil nu.
Dans un communiqué de presse de l’EPSRC, David Nadlinger a expliqué l’origine de la photo : « L’idée d’être capable de voir un seul atome à l’œil nu me paraissait être un pont merveilleusement direct et viscéral entre le minuscule monde quantique et notre réalité macroscopique. Un calcul rapide m’a montré que les chiffres étaient de mon côté, et quand je me suis installé dans le laboratoire avec l’appareil photo et le trépied un dimanche après-midi calme, j’ai été récompensé par cette photo spéciale d’un petit et pâle point bleu. »
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