¿Se pueden ver los átomos?

 Hay preguntas muy fáciles de hacer y no tan fáciles de contestar… pero vamos a intentarlo.

Repuesta simple: ¿Ves este plátano? ¿Sí? Pues está hecho de átomos. Conclusión: ves los átomos.

¿Seguro? No sé vosotros, pero mis ojos no ven “plátanos”. Mi retina es sensible a la luz, no a la fruta.

Eso significa que, cuando hablo de que veo algo, en realidad, lo que estoy haciendo es detectar luz que proviene de aquello que digo ver. Bien porque ese objeto la emita o bien porque la refleje o disperse.

En el caso del plátano, una parte de la luz incidente se absorbe y otra parte se refleja, pero no de forma igual para todos los colores. Las frecuencias próximas al “amarillo” resultan reflejadas en mayor cuantía. De esta forma, la luz reflejada llega a mi retina y así percibo la forma, “su” color, si la piel es suave o rugosa y otras características que son capaces de alterar de alguna manera la radiación incidente, para que la reflejada “transporte” información sobre ellas.

Bien, ¿es eso, entonces, VER?

Este… no.

VER es un proceso que quizá comience en el ojo, pero que sin duda termina en el cerebro.

Contestadme a esta pregunta: ¿Qué es esto?

Si habéis dicho “Un cubo”, estáis hablando de algo más allá de lo que ven los ojos. Un cubo es una figura tridimensional, pero esto que ves es un dibujo PLANO. Son unas líneas sobre un plano que te “hacen pensar” en un objeto tridimensional, es lo que llamamos perspectiva. De hecho, si os concentráis podéis conseguir ver el “cubo” de dos formas distintas, según escojáis en vuestra mente si son los vértices inferiores los que están “delante” o son los superiores.

Por lo tanto, el acto de VER se completa cuando la mente modeliza el patrón de puntos e interpreta un modelo de lo que está percibiendo.

A veces “viendo” cosas que no existen, por ejemplo “completando” la imagen percibida, como en este caso, donde el triángulo blanco, que todos “vemos”, no existe.

Mirad esta otra:

En este caso, nuestra mente interpreta que las “vías” son paralelas, y están alejándose, por lo que esa barra amarilla que hay “a lo lejos” debe de ser más grande que la que está “delante”. Pero todo eso son interpretaciones de nuestro cerebro para adecuar la percepción en el modelo del mundo que nos hemos ido construyendo… y esto supera con creces la información que está contenida en la imagen, de hecho, nos puede llevar a conclusiones erróneas sobre ella, como en este caso.

Bien, pero volvamos a la pregunta inicial.

Asumiendo todas estas limitaciones sobre el acto de VER, ¿podemos ver los átomos, Javi?

No, son muy pequeños, tus ojos no llegan a tanto. Si pensamos en la parte óptica de tu ojo: el cristalino, la pupila, los humores, la resolución de la retina… No, no llegas a resolver algo tan pequeño.

Muy bien -protestas, pero, ¿qué me dices de esto?

Son espermatozoides, muy pequeños como para verlos al ojo desnudo, pero visibles a través de métodos ópticos, interponiendo lentes de suficiente potencia como para ampliarlos hasta que pueda percibirlos usando los ojos.

Por lo tanto, usando “lupas gordas” podemos “ver con los ojos” cosas muy pequeñas. ¿Podríamos, entonces, poner una enorme lente y ver los átomos?

No. Son demasiado pequeños. Pero, tenme paciencia, de verdad que quiero contestar a tu duda inicial. Mira la siguiente imagen y contéstame a una pregunta.

Esto es lo que llamamos una imagen térmica. Nuestros ojos no pueden ver la radiación infrarroja, pero esta cámara sí es capaz de detectarla y “crear” una imagen en una pantalla.

Podéis hacer un experimento sobre esto con la cámara de vuestro teléfono móvil y un mando a distancia. Mirad la “bombillita” del mando a distancia. Cuando pulsáis un botón no se ve nada… porque la emisión es infrarroja. Ahora, miradla a través de la cámara de vuestro móvil y pulsad algún botón del mando. A través del móvil veréis que emite un parpadeo, un código con la orden que está mandando el mando. Según tu teléfono lo veréis de un color ligeramente diferente, por ejemplo violeta o blanco (funciona en casi todos los modelos de teléfono). Pero si miráis directamente al mando veréis… que no veis nada. Aquí puedes ver un vídeo con esta demostración de mi libro Experimentos para entender el mundo. La ciencia para todos.

Tengo una pregunta para ti. Ese color violeta que veo a través de la cámara, ¿es violeta? Quiero decir: ¿Es el color violeta de la luz visible que veo normalmente? No, ¿verdad? Si esa “bombillita” emitiese luz violeta, de la de “verdad”, la podría ver sin necesidad de la cámara. Ese color se lo “inventa” la cámara del móvil, ha convertido esa radiación infrarroja en luz visible con el color que le ha parecido. A eso lo llamamos falso color.

Volvamos a la foto del gato. Ese gato no tiene partes naranja, blancas o moradas. Eso son códigos de colores que elige el sistema de imagen térmica para representar distintas temperaturas. De hecho, tenéis la correspondencia entre color y temperatura a la derecha de la imagen. Como os podréis imaginar, esas escalas pueden modificarse, según lo que queramos medir.

Y ahora te pregunto yo, a la vista de esta imagen, ¿dirías que estamos VIENDO la temperatura?

Hay quien contestaría que no, que solo podemos hablar de VER si estamos usando sistemas ópticos y el ojo. Para ellos, aquí termina su viaje. No podemos ver los átomos.

Pero si eres más flexible en tu definición y te permites llamar VER a esto que hemos hecho con la temperatura, digamos a cambiar tu retina por un sistema de sensores y tu mente por un procesador que lo convierta en una imagen, te diré que sí, que podemos ver los átomos.

Para ello vamos a necesitar un sistema que sea capaz de medir a escala suficientemente pequeña, para luego componer, crear, inventarse una imagen a partir de esos datos, una representación. Lo mismo que hicimos con el gato y el mapa de falso color de temperaturas. Es importante que recuerdes que esa imagen coloreada del gato no existe, no es “real”, está construida a partir de datos.

Pero además con el átomo tenemos otro problema… un átomo no es “sólido”. Se parece más a una pequeña partícula (el núcleo) rodeada de un enjambre de electrones que, debido a su movimiento dan la impresión de formar una pequeña “bola”, pero no es algo macizo.

Así que de nuevo tenemos un problema. ¿Qué es lo que vamos a intentar “ver” del átomo? Pues vamos a intentar “percibir” ese enjambre de electrones, que, aunque sólo sea uno, se mueve por una región tan amplia y a tanta velocidad que da la impresión de una distribución de carga negativa esférica alrededor de ese núcleo, de una “nube”.

Un aparato capaz de esto es el microscopio de efecto túnel. Y este es un esquema de su funcionamiento:

Las “bolitas” celestes representan los átomos finales de la punta que escanea el material y las doradas, los de la muestra del material que queremos medir.

Se dispone un voltaje suficientemente pequeño para que, según la física clásica, no se establezca una corriente entre la punta y el material… pero por una curiosa propiedad cuántica, sí se producirá una corriente. Y esa corriente tiene una relación muy estrecha con la anchura de la separación entre punta y material. De esta forma, midiendo la corriente, podemos estimar esa distancia.

Como habrás notado, esto se diferencia mucho de lo que solemos llamar “ver”.

Si vamos moviendo la punta por toda la superficie del material y vamos calculando las distancias… podríamos DIBUJAR un “mapa” de ese material, ponerlo en una pantalla y… verlo.

Efectivamente, aquí tenéis:

Y, efectivamente, esto es oro… y esas bolitas, los átomos de oro.

Bueno, en realidad, son las “cortezas”, las nubes electrónicas de esos átomos, interaccionando con la punta del microscopio de efecto túnel.

Bueno, en realidad, son las medidas de distancias, calculadas a partir de las medidas de corriente eléctrica que hemos obtenido al ir paseando la punta del microscopio por la muestra de oro.

Bueno, en realidad, es la representación gráfica de esas distancias, (que han PINTADO de amarillo para que te parezca más oro, qué tramposos), en una foto, hecha pixel a pixel.

Así que, por fin, hemos llegado al final del camino y voy a contestar a la pregunta con que empezamos…

• Los átomos son tan pequeños que no podemos verlos con nuestros ojos desnudos.
• Los átomos son tan pequeños que no podemos verlos con sistemas ópticos.
• Los átomos ni siquiera tienen un “cuerpo macizo” que pudiéramos ver, así que nos conformamos con poder “sentir” su corteza electrónica.
• Así que lo que hacemos es usar unos aparatos que midan con más precisión que nuestros sentidos y poner todos esos datos en forma de una imagen.

Para mí, eso es VER. Medir y organizar datos para poder hacerme un modelo del mundo.

Por lo tanto, yo veo los átomos.

¿Qué opinas tú? ¿Crees que acabas de ver átomos?

FUENTE: Cuaderno de Cultura Científica