¿Puede un pequeño insecto ver un átomo?

¡Has visto átomos! Sigue leyendo y descúbrelo a continuación …

Depende de lo que quieras decir con “ver”. Como la mayoría de las otras respuestas en esta página han señalado, un átomo es sustancialmente más pequeño que las longitudes de onda de la luz visible. La luz visible está en el rango de 400–700 nanómetros, o 400,000–700,000 picómetros. El radio de un átomo individual varía de 25 picómetros en el caso del hidrógeno a aproximadamente 200-350 picómetros en el caso de los elementos lantánidos, actínidos y período 6 y período 7.

Sin embargo, este chico:

vimos átomos: en 1827! Era un botánico, un tipo llamado Robert Brown, uno de los primeros biólogos en usar un microscopio. Estaba mirando granos de polen en agua bajo un microscopio, y notó que los granos estaban ejecutando un movimiento aleatorio complejo. Pudo repetir esto con materia inorgánica, demostrando que el efecto no estaba relacionado con la vida, pero no tenía explicación para ello. Se hizo conocido como Brownian Motion. El camino de un grano de polvo en el agua era algo así:

Nadie pudo explicar el comportamiento durante 78 años, hasta que un estudiante de doctorado en la Universidad de Zurich examinó el problema. Señaló que eran movimientos aleatorios de moléculas de agua individuales que golpeaban los granos de polen lo que causaba que el polen se moviera. Esto se había sospechado durante mucho tiempo; pero el estudiante hizo más que eso. Mostró que, a partir de las propiedades del movimiento browniano, específicamente a partir de la velocidad a la que se difunde el color en un fluido, se podría determinar el radio de un átomo. Entonces, esto no solo mostró de manera concluyente la existencia de átomos, sino que también determinó sus radios por primera vez. Aquí se da una muy buena reseña no técnica: Shake, Rattle and Roll

El estudiante recibió un doctorado por el trabajo. También publicó un par de otros artículos el mismo año, y realizó una buena investigación física a partir de entonces. Aquí está su foto (tomada algo más tarde en la vida):

Ah, volviendo a ti viendo átomos. Lo has hecho desde que eras un niño pequeño. Si has visto motas de polvo bailando en un rayo de sol, están experimentando un movimiento browniano. Entonces, la próxima vez que mire el polvo en un rayo de sol, observe que está viendo átomos moviendo el polvo …

¡Esta es una pregunta realmente interesante! La respuesta es no, pero la razón no tiene que ver con la escala: tiene que ver con la luz.

Primero, una rápida digresión: las ondas de radio son una forma de luz. La onda larga, la onda media, la onda corta y el microondas se refieren al tamaño físico de las ondas. La radio de onda larga generalmente tiene ondas que podría medir en millas; La radio de microondas tiene ondas que podrías medir en pulgadas.

Ahora, una de las propiedades interesantes de estas diferentes longitudes de onda es cuánto se ven afectadas por el paisaje. La radio de onda larga “ignorará” los edificios de una manera que las longitudes de onda más cortas no lo harán. Sin embargo, es probable que haya experimentado situaciones en las que está usando un teléfono celular, y moverse unos pocos centímetros parece hacer que se corte. Los teléfonos usan frecuencias de microondas, generalmente alrededor de 1 GHz a 2 GHz, que tienen una longitud de onda de alrededor de un pie (en el extremo de 1 GHz) a seis pulgadas (en el extremo de 2 GHz).

Resulta que hay una relación entre la longitud de onda de una onda y el tamaño del objeto que la afecta. Puede ver lo mismo con los barcos: pequeñas ondas se reflejarán en el barco, pero las olas grandes viajarán a su alrededor y no se verán muy afectadas por él.

Ahora los átomos tienen alrededor de 0.03–0.3nm (eso es billonésimas de metro) de ancho; La luz visible tiene una longitud de onda de aproximadamente 400 nm a 700 nm. Algunos insectos pueden ver los rayos ultravioleta, pero las ondas UV más cortas son de alrededor de 10 nm. Esto todavía es demasiado grande para ver objetos en la escala atómica.

¿Podemos ver objetos a escala atómica? Bueno, Rosalind Franklin (que probablemente debería ser acreditado como uno de los descubridores de la estructura del ADN) usó rayos X, que pueden ser tan pequeños como 0.1 nm, para medir cristales de ADN, y esto condujo al descubrimiento del doble -Hélice estructura que todos conocemos y amamos. Desafortunadamente, no hay tantas radiografías a la luz solar.

Esto, sin embargo, nos lleva a una segunda razón por la que es difícil ver átomos. Cuando ves un objeto, lo que realmente sucede es que las partículas de luz son absorbidas por los electrones en un átomo, dándoles más energía; el electrón energizado luego libera la energía y emite otra partícula de luz. Los rayos X son tan enérgicos que le dan al electrón suficiente energía para escapar. De hecho, los rayos X se hacen por el mismo proceso en reversa: a los electrones se les da energía masiva al pasarlos a través de un alto voltaje, luego se lanzan a los átomos, donde aterrizan, emitiendo la enorme cantidad de energía como un rayo X. Por lo tanto, no puede “ver” un átomo con rayos X de la misma manera que “ve” un objeto físico con luz.

En conclusión: ¡la física es rara!

Déjame ponerlo de esta manera:

El insecto más pequeño jamás observado es la mosca de las hadas. Tiene una longitud corporal promedio de solo 0.139 milímetros (0.0055 pulgadas). Esto es casi tan delgado como algunos mechones de cabello.

El cuerpo de la mosca de las hadas consistiría en un mínimo de 1,690,000,000,000 de átomos. Las moscas de hadas capaces de ver átomos estarían en la misma escala que nosotros pudiendo ver el humo del tabaco y ver cada molécula individual.

De hecho, ningún organismo que use luz visible para ver podría ver un átomo, porque los átomos son miles de veces más pequeños que las longitudes de onda más pequeñas de la luz visible. Simplemente no puedes verlos, no importa lo cerca que mires.

No. El tamaño del error es irrelevante, ya que es esencialmente imposible usar luz visible para resolver un objeto tan pequeño como un átomo, cuyo radio oscila entre aproximadamente 30 y 300 picómetros. Incluso utilizando las longitudes de onda ultravioleta más cortas, que son visibles para muchas especies de insectos, solo obtendría una pequeña parte del camino.

Para poder resolver átomos individuales se requiere algo con una longitud de onda mucho más corta y las ondas electromagnéticas no son adecuadas para eso, ya que estarían en la región de rayos X y no pueden enfocarse de la misma manera.

La tecnología que se utiliza para resolver átomos individuales se llama microscopía electrónica de transmisión de alta resolución (HTREM), que utiliza los atributos de onda de los electrones. Es bastante difícil ver cómo sería posible exprimir este tipo de capacidad en un pequeño error.

Incluso si es posible que este tipo de capacidad esté en el cuerpo de un pequeño insecto, debe preguntarse qué posible ventaja evolutiva habría para que se incorpore.

No. Es teóricamente imposible. El radio del átomo más grande es el cesio a las 298 pm, o 298 billonésimas de metro. Para compararlo, la longitud de onda más corta de la luz visible, violeta, es de 400 nm, o 400 billonésimas de metro.

Esto significa que un átomo es demasiado pequeño para ver por medios ópticos.

“Pero algunos insectos pueden ver la luz ultravioleta”, puede decir. Eso es cierto, pero la longitud de onda de UV toca fondo a 10nm, o 10000pm. Además de eso, los insectos solo pueden ver cerca del ultravioleta. Es decir, luz con longitudes de onda justo por debajo de violeta.

Entonces, ¿qué longitudes de onda necesitaría un insecto para ver un átomo? Necesitaría una visión que pudiera ver las 298 p.m., o visión de rayos X. Los rayos X pueden alcanzar las 100pm de longitud de onda, permitiendo que el insecto, teóricamente, vea átomos.

Pero eso solo es bueno para los átomos más grandes. ¿Qué pasa con el más pequeño?

El hidrógeno es el átomo más pequeño a las 53 p.m. ¿Qué necesitas para ver algo que solo mide 53pm? Rayos gamma.

Desafortunadamente para el insecto, los rayos X requieren partículas de alta energía que golpean una superficie metálica. Y los rayos gamma necesitan la desintegración radiactiva o la fisión / fusión nuclear.

Eso significa que los diversos errores en Fallout pueden ver átomos, pero ningún error del mundo real puede verlos.

Noté que algunas respuestas a continuación hablaban sobre el tamaño de los pequeños errores. Lo que importa mucho más es la luz misma.

No importa qué tipo de ojos tenga un animal, hay un límite de que un objeto más pequeño que este límite no se puede ver. Es la media longitud de onda de la luz, que está entre 1 micra y 0,1 micra. Cualquier objeto más pequeño que este límite no se puede ver a simple vista o, incluso con una microscopía óptica, un ojo no puede ver objetos más pequeños que este. La razón es que la luz no puede resolver objetos más pequeños que estos límites.

Si un átomo o un grupo de átomos emiten luz intensa, un ojo puede ver la luz, pero aún no puede ver estos átomos.

La idea de ver involucra cualquiera de los fenómenos ópticos: reflexión, interferencia, difracción, refracción. En todo esto, las ondas electromagnéticas EM deben ser al menos comparables al tamaño de los objetos. Las ondas EM comparables al tamaño del átomo están en la región de rayos X. (Para objetos normales, la luz en el espectro visible es lo suficientemente buena).

Ahora si, mágicamente, puedes generar rayos X usando una máquina o algo y mágicamente hacer que la retina enfoque la imagen invertida y que tu cerebro procese, entonces puedes ver átomos. Los rayos X son realmente partículas de muy alta energía. Y no pueden enfocarse con la lente ocular normal … De acuerdo con la frecuencia de rayos X, pueden pasar y golpear el cráneo, lo que resulta en rayos X de su cabeza.

Los rayos X tienen tanta energía que causan mutación. Entonces, un error que tiene un mecanismo para generar rayos X es teórica y prácticamente imposible.

No. Cuanto más pequeña es la criatura, más simple es el ojo. Es solo una regla general, pero las criaturas pequeñas no pueden tener ojos muy complejos. Y así, las criaturas pequeñas no pueden ver con mucho más detalle que un humano sano. Y no podemos ver átomos individuales.

Las pulgas grandes tienen pulgas pequeñas en la espalda para morderlas
Y las pulgas pequeñas tienen pulgas más pequeñas, y así hasta el infinito.

No, y aquí está el por qué. Para ver algo, necesita poder percibir una longitud de onda de luz igual o menor que el objeto que está viendo. Los átomos más grandes están en el orden de [matemáticas] 5 × 10 ^ {- 10} m [/ matemáticas] La longitud de onda más corta de “luz visible” es aproximadamente 1,000 veces mayor que la de [matemáticas] 4.4 × 10 ^ {- 7 } m [/ matemáticas]. Para “ver” un átomo necesitarías percibir fotones en la banda de rayos X-Rayos Gamma. Estos fotones son muy destructivos para la biología, incluso si tuviera un mecanismo de lentes biológicos que pudiera enfocar tales fotones. No es un problema que los ojos sean demasiado grandes.

Ninguna luz visible tiene una longitud de onda más pequeña que un átomo. Por lo tanto, no se pueden ver átomos usando luz visible. Sin embargo, si el electrón del átomo se excita y luego libera energía, incluso los humanos pueden ver el brillo de un átomo.

¿Ves un átomo? No, ningún organismo multicelular puede hacer eso, como ya lo han señalado otros. Sin embargo, los elefantes pueden oler la diferencia entre los hidrocarburos que difieren en un solo carbono, por lo que pueden oler un solo átomo con sus troncos sensibles. Probablemente sea lo más cerca posible de un detector de átomos en un organismo vivo complejo.

Incluso antes de preguntar si un pequeño insecto puede ver un átomo, debe preguntar si un insecto más pequeño que un milímetro, ¿puede tener la facultad de un ojo para ver?

No. Los átomos son tan pequeños que no reflejan la luz, porque las longitudes de onda de la luz son mucho más grandes que los átomos.

Probablemente no.

Sin embargo, puede ver una hoja (extensa) de grafeno de 1 átomo de espesor ¿Cómo se ve una hoja de grafeno?

Además, nuestro sentido del tacto es sensible al nivel de nanoescala, por lo que un insecto podría ser aún más sensible que eso.

No. Los átomos son mucho más pequeños que la longitud de onda de la luz visible. Los átomos son muy, muy pequeños. Son demasiado pequeños para “ver” con cualquier ojo que use luz.

Las cucarachas pueden sentir un movimiento tan pequeño como 200 átomos de hidrógeno, pero, no, nada puede ver directamente un átomo.

No.