美国再次出现重大突破，科学家们观察到了放大一亿倍下的原子

昨天刚说了美国的一个突破，今天就又来了。美国的基础科学再上一层楼，美国康奈尔大学的科学家们捕捉到了物理极限值上最清晰的原子图像。在新的降噪算法的帮助下，这些图像的分辨率非常高，科学家们说，它们几乎达到了数据极限。这张照片拍摄的是PrScO3晶体原子，图像放大了1亿倍。这些原子就是这些明亮的圆点，周围环绕着红色的云结构，科学家们解释说这些模糊的云结构是由于原子本身的抖动而变得模糊的。

过去，科学家们一直使用非常一般的技术，称为电子照相术，它的工作原理是扫描电子如何从目标材料散射出去的图案。进行了几次不同的扫描，每次扫描之间都有重叠的区域，仪器重点关注扫描之间重叠区域的变化，这样的话科学家们就能够更好地确定创建原子的形状。

但是这次康奈尔大学使用的仪器电子显微镜像素阵列探测器EMPAD，它使用模糊的光束首先捕获更大范围的数据。然后，通过一系列重建数据的算法来纠正这种模糊，最终生成一幅分辨率为皮米或千分之一纳米的图像。“有了这些新的算法，我们现在能够纠正显微镜的所有模糊情况，只有纠正了其他情况下的模糊，我们才能看到原子本身抖动带来的模糊，这就是原子在有限温度下发生的情况。”该研究的主要作者说：“当我们谈论原子温度时，其实我们测量的是原子抖动的平均速度。”

科学家们解释说，这些图像正接近这种尺度下最高分辨率的物理极限。也就是说，可以做一些事情来减少抖动模糊，使用抖动较少的重原子，或者将样品冷却到绝对零度，在让原子不再抖动。但即便如此，量子涨落效应仍会产生一些模糊。

这个研究有什么作用？想想看，你连原子都看不清楚，你怎么控制原子的行为，怎么制造量子计算机？怎么制造量子卫星？怎么控制量子比特里面的涨落效应？怎样高精度的控制原子排列？研究中子星内部原子堆叠状态将帮助我们了解宇宙中最疯狂的天体的内部结构……

等等……太多了