Nie ma jednej odpowiedzi na pytanie o najmniejszą rzecz na świecie. W fizyce są nią cząstki elementarne, takie jak elektrony i kwarki, natomiast w technice – mikroskopijne obiekty wykonane przez człowieka, których rozmiar mierzy się w mikrometrach lub nanometrach.
Najmniejsza rzecz zależy od definicji
Cząstka elementarna jest podstawowym składnikiem materii, którego nie opisuje się jako złożonego z jeszcze mniejszych elementów. Do tej grupy należą między innymi elektrony i kwarki. Współczesna fizyka nie wykazała, aby miały one mierzalną strukturę wewnętrzną, dlatego można traktować je jako fizyczną granicę podziału materii.
Inaczej wygląda odpowiedź, gdy pytamy o najmniejszy przedmiot wykonany przez człowieka. Wtedy mówimy o nanotechnologii i mikrostrukturach, a nie o cząstkach elementarnych. Ich rozmiary są małe, ale nadal można je określić i porównać z innymi obiektami.
Najmniejsze obiekty stworzone przez człowieka
Do tej kategorii należą między innymi rekordowe reklamy i mikroksiążki. Ich skala dobrze pokazuje, jak różne znaczenia może mieć określenie „najmniejsza rzecz”:
- Reklama ASML – ma powierzchnię 258 μm² i wymiary 33,27 × 7,76 μm. Została wykonana 21 września 2018 roku w Veldhoven w Holandii. Reklamę wytrawiono i nadrukowano z użyciem głębokiego ultrafioletu na 300-milimetrowym waflu krzemowym.
- „Shiki no Kusabana” – 22-stronicowa mikroksiążka firmy Toppan Printing. Grubość liter wynosi w niej 0,01 mm, czyli 10 μm. Publikacja zawiera monochromatyczne ilustracje japońskich kwiatów.
- „Teeny Ted from Turnip Town” – reprodukcja książki wykonana na krzemowej płytce o wymiarach 70 × 100 μm. Do jej odczytania potrzebny jest mikroskop elektronowy.
- Reklama Gillette – wcześniejszy rekord powstał na ogolonym włosie z męskiej brody. Napis miał mniej niż 100 μm i został wykonany przy użyciu skaningowego mikroskopu elektronowego oraz skupionej wiązki jonów.
Jeden mikrometr, oznaczany symbolem μm, to jedna tysięczna milimetra. Nanometr jest jeszcze tysiąc razy mniejszy, ponieważ stanowi jedną milionową część milimetra. Nie należy więc mylić tych jednostek.
Skala od ludzkiego włosa do cząstki elementarnej
| Obiekt | Przybliżona wielkość | Uwagi |
|---|---|---|
| Ludzki włos | około 75 μm | Pojedyncze pasmo może przykryć reklamę ASML. |
| Reklama ASML | 33,27 × 7,76 μm | Obiekt wykonany w technologii fotolitograficznej. |
| Cząstka elementarna | Skala subatomowa | Elektron i kwark nie mają znanej mierzalnej struktury wewnętrznej. |
Dlaczego nie widzimy najmniejszych obiektów?
Gołe oko nie rozróżnia obiektów o rozmiarach mikrometrowych. Problemem nie jest samo powiększenie, lecz ograniczona rozdzielczość światła widzialnego. Długość jego fali jest zbyt duża, aby dokładnie odwzorować bardzo małe struktury.
Dlatego rekordową reklamę ASML można było obejrzeć dopiero pod mikroskopem elektronowym. Takie urządzenia wykorzystują wiązkę elektronów zamiast światła i pozwalają obrazować mikro- oraz nanostruktury. Najmniejszą znaną „rzeczą” pozostają jednak cząstki elementarne, a nie miniaturowe przedmioty wykonane przez człowieka.
