Welches ist das kleinste bekannte Teilchen, das Wissenschaftler tatsächlich *mit ihren Augen* gesehen haben? [abgeschlossen]

Welches ist das kleinste Teilchen, das die Wissenschaftler tatsächlich gesehen haben? Wenn ich "tatsächlich gesehen" sage (kann mit einem ultramodernen Mikroskop oder einem anderen künstlichen Auge mit einer beliebigen Wellenlänge oder einem beliebigen Phänomen sein), dann meine ich das wirklich so; genauso wie wir die roten Blutkörperchen gesehen haben .

Davidmhs Antwort stimmt ziemlich genau mit meiner Frage überein

Beachten Sie, dass es nicht einfach ist, „gesehen“ zu definieren. Viele Teilchen sind kleiner als die Wellenlänge des sichtbaren Lichts und können daher nicht "gesehen" werden, aber man kann Wellen mit kleineren Wellenlängen in sichtbares Licht umwandeln ... Zählt dies für Sie immer noch als "Sehen"?
@Danu natürlich, da ein hochentwickeltes Mikroskop, das ich oben erwähnt habe, dies tun könnte, um es sichtbar zu machen. Eine Sache, die ich sagen kann, hey, schau, das ist das Partikel-x.
OK. Aber dann sehe ich nicht, wie sich dies grundlegend von der Verwendung beispielsweise eines Elektronentunnelmikroskops (das Tunneln und nicht irgendeine Art von EM-Strahlung verwendet) unterscheidet, um etwas zu „sehen“. Wenn das Auffinden eines Teilchens auf diese Weise auch als Sehen zählt, dann sehe ich nicht ein, warum die Dinge, die am LHC gemacht werden, dies nicht tun.
Ich weiß nicht, wie Tunneling funktioniert. Ich verstehe, dass das Betrachten eines "Teilchens" und das Betrachten seiner "Effekte", die es auf irgendeine Weise zeigt, zwei verschiedene Dinge sind. Und ich interessiere mich für ersteres, nicht für späteres.
Was ich zu verdeutlichen versuche, ist, dass es nicht einfach ist, eine Grenze zwischen den beiden zu ziehen. In gewissem Sinne ist auch die Wechselwirkung eines Teilchens mit Licht nur ein Effekt und ein rutschiger Abhang.
Tatsächlich gesehen bedeutet für mich, dass das vom Objekt emittierte oder reflektierte Photon dasselbe Photon ist, das vom Auge des Wissenschaftlers absorbiert wird. Daher wird jedes System, das nicht im Bereich des sichtbaren Spektrums arbeitet, diesen Test nicht bestehen. Jedes fortgeschrittenere Beobachtungsprotokoll wird keine direkte Beobachtung sein, sondern eines, das auf indirekten Effekten basiert.
@gregsan Richtig ... Aber OP gab an, dass dies nicht das ist, wonach er gefragt hat, was alles subtiler macht.
Kommentar zu der Frage (v4): Welche wissenschaftlichen Detektoren sind in OPs Satz enthalten oder ausgeschlossen, ein hochentwickeltes Mikroskop oder ein anderes künstliches Auge?
Bei der Wahrnehmung geht es darum, die Wirkung von etwas zu beobachten. Was ist der Unterschied zwischen einem künstlichen Auge wie einem CCD-Sensor (den Sie zu akzeptieren scheinen) und einer Fotoplatte (die Sie ausschließen)? Beide reagieren empfindlich auf die Wirkung von Photonen, die auf sie treffen, da dies das menschliche Auge ist. Ich kann die Frage wirklich nicht verstehen :/
Wenn Licht an einem Elektron gestreut wird, sehen Sie das Elektron oder nicht? Vielleicht berücksichtigt Ihre Definition die Auflösungsgrenze?
Ohne eine Klärung dessen, was gpuguy genau mit dem "Sehen" eines Partikels meint, kann diese Frage nicht so beantwortet werden.
Betrachten Sie die Fotos der Blasenkammer: Teachers.Web.Cern.ch/Teachers/Archiv/HST2005/Bubble_Chambers/… Die Pfade/Spuren in der Kammer werden von den Partikeln hinterlassen, wenn sie durch das Medium wandern und es ionisieren. Bedenken Sie, dass Elektronen Punktteilchen sind und es nichts Kleineres als einen Punkt geben kann. Vielleicht lernen Sie auch etwas von der übergeordneten Website Teachers.web.cern.ch/teachers/archiv/HST2005/bubble_chambers/…
Diese Frage erscheint dem Laien offensichtlich und klar, ist aber für einen Experten sehr subtil. Sie haben einerseits gesagt, dass Davidmhs Antwort das ist, was Sie wollen, aber andererseits besteht sie Ihren eigenen "gleichen Photonen" -Test nicht, da dies der Scan eines Langzeitbelichtungsfotos ist. Die Frage könnte genauso gut "meinungsbasiert" sein.

Antworten (2)

Wenn Sie Ihre Frage wörtlich nehmen, können Sie ein einzelnes Bariumion sehen :

Der TRIµP-Gruppe ist es gelungen, ein einzelnes Bariumion in einer Paul-Falle einzufangen. Die Bilder zeigen Coulomb-Kristalle, die durch eine abnehmende Anzahl lasergekühlter Ionen gebildet werden, wie sie mit einer EMCCD-Kamera erfasst wurden. Dies ist ein wichtiger Schritt hin zu den geplanten Experimenten an einzelnen Radiumionen zur Messung der Atomparitätsverletzung und zum Bau einer ultrastabilen optischen Uhr.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Sie stecken in Fallen wie dieser:

Bariumionenfalle

Außerdem hat Warren Nagourney von der Washingtong University ein Bild von einem einzelnen Bariumatom gemacht, das Licht von einem Laser streut :

Einzelnes gefangenes Atom, blau leuchtend

Einzelnes gefangenes Atom, blau leuchtend

Bildnachweis: Warren Nagourney an der University of Washington, c. 2000

Was ist das?

Ob Sie es glauben oder nicht, dies ist ein Farbfoto eines einzelnen eingefangenen Bariumions, das in einer Hochfrequenz-Paul-Falle gehalten wird. Blaue und rote Resonanzlaser treten von links ein und werden auf die Mitte der Falle fokussiert, wo das einzelne Ion gezwungen ist, einen Raumbereich von etwa 1 Millionstel Meter Größe zu umkreisen.

Was ist das rot/blaue Durcheinander an den Seiten?

Unscharfe Laserstreuung auf niedrigem Niveau von Metallfallenelektroden und Zubehör (Atomöfen, Elektronenfilamente usw.), wie auf diesem Foto zu sehen.

Woher wissen wir, dass der Punkt wirklich ein Atom ist?

Schaltet man den roten Laser aus, verschwindet der blaue Punkt. Denn der Streuprozess erfordert aufgrund eines metastabilen Zustands im Bariumion beide Laserfarben. Wenn der blaue Punkt bei ausgeschaltetem roten Laser in der Nähe blieb, könnten wir dies als zusätzliche Laserstreuung von einer Oberfläche entschuldigen.

Wie wurde das Foto aufgenommen?

Dies ist ein gescanntes Foto; Die Kamera war eine 35-mm-Nikon (glaube ich) mit einem weit geöffneten 50-mm-1: 1,8-Objektiv. Die Belichtungszeit betrug zwei Minuten. Es wurden mehrere Aufnahmen an verschiedenen Kamerapositionen gemacht und diese hat das Ion in der sehr engen Schärfentiefe eingefangen.

"Betrachten" Sie das Ion normalerweise so?

Nein, wir verwenden ein 50-mm-1:1,8-Kameraobjektiv, um den blauen Punkt auf eine Photomultiplier-Röhre abzubilden. Wir brauchen den Fokus nicht so gut, wenn wir das PMT verwenden.

Wo kann ich mehr sehen?

Viele CCD-Bilder von einem oder mehreren eingefangenen Ionen sind auf der Website der Monroe-Gruppe zu finden.

Nur zwei Minuten Belichtungszeit, also wahrscheinlich in einem ausreichend dunklen Raum, könnte jemand mit guter Empfindlichkeit es tatsächlich sehen.

Wie beweist man, dass es sich um ein EINZELNES Atom handelt? :D Dann ist das Elektronenmikroskop und alles, was darin sichtbar ist, auch eine gute Antwort. Die Frage HIER ist WIE klein, und wenn es sich nicht um ein einzelnes Atom, sondern um ein Molekül handelt, ändert sich die Antwort mindestens um den Faktor 2.
AsphirDom sieht die Bearbeitungen (danke an @user11153 für den Großteil dieser Arbeit). Wenn Sie den Links tatsächlich gefolgt wären, hätten Sie genau diese Informationen gefunden.
@EmilioPisanty also genau welcher Satz beantwortet meine Frage?
Wie wäre es mit dem folgenden Abschnitt "Woher wissen wir, dass der Punkt wirklich ein Atom ist?"? Wenn Sie sich Sorgen machen, dass der einzelne Punkt tatsächlich als zwei Atome maskiert wird, ist das so kein Problem mehr, dass Ionenfänger sich nicht die Mühe machen, dies explizit zu machen. Die Abstände zwischen Ionen in einer Falle wurden bereits Anfang der 90er Jahre gut charakterisiert, und die Optik ist natürlich bestens verstanden. Wenn es tatsächlich zwei Atome gäbe, würden Sie zwei Punkte sehen, wie im ersten Bild.
@EmilioPisanty Wie einfach alles ist! AH! :) OK. Nehmen wir an, Ihre Argumente sind plausibel.
Wow. Ist das also optische Mikroskopie einzelner Atome? Ziemlich nah an der Beugungsgrenze!
Können wir sagen, dass die Chancen überwältigend dafür sind, dass das Streulicht vom elektrischen Feld des Ions abprallt, ohne der Materie des Ions zu nahe zu kommen? Und ist die Größe des elektrischen Feldes, die es einer sichtbaren Wellenlänge ermöglicht, überhaupt mit dem Ion zu interagieren, denn wenn es ein neutrales Atom wäre, wäre seine Detektionsgröße zu klein für eine sichtbare Wellenlänge?
@Ponce Unter den richtigen Bedingungen können Sie ein einzelnes Photon sehen. Außerdem sind Sterne viel kleiner als das, was Sie auflösen können, und niemand würde argumentieren, dass Sie sie nicht sehen können.

Offensichtlich ist das kleinste Teilchen, das Wissenschaftler jemals direkt gesehen haben, ein Photon.

Die Frage ist ein bisschen dumm, weil sie versucht, jedes einfache Gerät wie eine Fotoplatte zu eliminieren. Aber das menschliche Auge, seine Nerven und der visuelle Kortex zusammen sind viel komplizierter.

Ich war versucht, dies zu sagen, aber da die typische Definition von "sehen" bedeutet, Photonen zu erkennen, die von dem betreffenden Objekt reflektiert oder emittiert werden, kommt man mit dieser Antwort nicht wirklich durch. :-) . Ich persönlich denke auch nicht, dass es als "Sehen" eines Atoms gilt, das gerade ein Photon abgegeben hat. Das ist eher „Erkennen“ als „Erkennen“.
Nun, das Photon wird offensichtlich ~gesehen~ und ist daher ein verdammt kleines Teilchen, das "nur mit bloßem Auge beobachtbar" ist :)
Photonen sieht man definitiv nicht. Zunächst einmal ist das Sehen die optische Erkennung von Photonen, die vom Objekt reflektiert wurden; Photonen prallen meines Wissens nicht aneinander ab. Zweitens, wenn Photonen, die auf Ihr Auge treffen, so gezählt werden, als würden Sie diese Photonen sehen, dann könnte eine blinde Person Sand sehen, wenn er sie in die Augen trifft. Das Erkennen mit Ihren Augen stellt kein Sehen dar, es sei denn, dies ist Ihre umfassende Definition von Sehen. Wenn Sie die Erkennung von Photonen, die Ihre Augen treffen, als Sicht dieser Photonen und nicht als ihren Ursprung definieren, dann haben Sie noch nie ein physisches Objekt gesehen, Eva
Wenn es so viel Licht gibt, dass man nur noch weiß sieht. Siehst du etwas oder nichts?
@JohnP: Also kannst du die Sonne nicht sehen? Oder eine Glühbirne? Sie reflektieren Photonen nicht genau. Dass Sehen mehr ist als nur Augen, ist wahr; siehe letzte Zeile meines Beitrags.
Welches ist das kleinste bekannte Teilchen, das Wissenschaftler tatsächlich *mit ihren Augen* gesehen haben? [abgeschlossen]
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