Tuve una discusión muy bonita con un compañero de laboratorio. Yo defendía que los átomos son invisibles, en el sentido de que no se ven como las cosas normales. Él defendía que sí hemos conseguido ver los átomos, no con métodos ópticos convencionales, no con lentes de aumento, pero sí se ven con otros instrumentos como el microscopio de efeto túnel.

Las cosas ordinarias se ven porque la luz interactúa con ellas; o bien emiten luz, o bien la dispersan o la reflejan. Un objeto es de color rojo porque esa es la luz que emana de él. Sin embargo, el átomo es tan pequeño que no se puede observar así, mediante métodos ópticos. Ni siquiera con una sucesión gigantesca de lentes de aumento, porque las propias lentes están compuestas por átomos, miles, millones de átomos. Además, los microscopios ópticos "ven" con luz visible, por eso se llaman ópticos. La luz visible tiene una longitud de onda de entre 400 y 800 nm (equivalente a 0,0004 y 0,0008 milímetros), por eso no se puede "ver" nada más pequeño que eso. La célula más pequeña del cuerpo, que es el espermatozoide, mide unos 50 µm (equivalente a 0,05 milímetros), por eso se puede ver con un microscopio óptico. Sin embargo, los átomos son mucho más pequeños, están en la escala de los ángstrom (Å) (equivalente a 0,0000001 milímetros), así que son más de mil veces más pequeños. Son más pequeños que la longitud de onda de la luz visible, así que se podría decir que la luz visible sortea los átomos sin percatarse de que ahí hay algo; del mismo modo que entre nosotros y las cosas que vemos hay aire, aire atiborrado de átomos, pero invisibles.

"Ver" átomos es comparable a ver en la oscuridad. Si para ver se necesita luz visible, ¿cómo ven las cámaras nocturnas? Las cámaras nocturnas no ven a través de la luz visible, sino que funcionan con un rango espectral ampliado, lo que significa que ven luz que es invisible a los ojos, como el infrarrojo o el ultravioleta. Las cámaras térmicas o infrarrojas tienen sensores que captan esa radiación. Los datos que se obtienen de los sensores se transforman matemáticamente en imágenes comprensibles de la realidad, es decir, se convierten en representaciones. Por eso, en el visor de una cámara térmica la escala de temperaturas se transforma en una escala de colores que dibujan la imagen. Es discutible si eso es "ver".

Los átomos no se ven con luz, sino que se ven a través de la representación de los datos, igual que ocurre con las cámaras de visión nocturna. Los datos de una cámara térmica son las diferencias de temperatura, mientras que los datos que ofrece un microscopio de efeto túnel son diferencias de voltaje.

El microscopio de efecto túnel tiene una punta que se pone casi en contacto con la muestra a analizar y se desliza sobre ella trazando una especie de cartografía de su superficie. La punta del microscopio es como el dedo de una persona invidente deslizándose sobre un texto escrito el braille, pero en lugar sentir el tacto, la punta detecta diferencias de voltaje. La punta está conectada a un tubo piezoeléctrico con electrodos, así que dispone de un voltaje y, cuando entra en contacto con un material conductor se produce una corriente. Esta punta se dispone muy cerca de la muestra, pero sin tocarla, de manera que no haya corriente. Sin embargo, si la distancia entre la punta y la muestra es atómica, es decir, del grosor de los átomos, se produce el efecto túnel.

El efecto túnel es un fenómeno cuántico por el cual las partículas muy pequeñas, como los electrones, son capaces de llegar a sitios que deberían estar fuera de su alcance, como saltar entre átomos a pesar de carecer de la energía suficiente para hacerlo. Se llama efecto túnel porque es como si las partículas fuesen capaces de atravesar montañas sin subirse a ellas, sino cruzándolas como si hubiese un túnel. Si pensamos en los electrones como ondas sonoras (de hecho, los electrones se comportan como ondas) podríamos entender que el sonido puede llegar de un lado a otro de una montaña de varias formas, puede pasar por encima, pero también se podría transmitir a través de las rocas, llegando de una ladera a otra. Este comportamiento "ondulatorio" de los electrones es lo que se conoce como efecto túnel.

Cuando la punta del microscopio de efecto túnel se desliza sobre la muestra, si la distancia es suficientemente corta, se produce un "voltaje de tunelamiento", es decir, los electrones llegan a un sitio que debería estar fuera de su alcance produciendo así una corriente eléctrica gracias al efecto túnel. El voltaje de la corriente depende de la distancia entre la punta y la muestra. De ese modo, al deslizarse la punta sobre la muestra, las diferencias de voltaje van dibujando la superficie. Lo que en realidad se está dibujando es la superficie de las nubes de electrones de los átomos que componen la muestra. Esto, para mi compañero de laboratorio, es ver los átomos, es verlos por fuera, que es como se ven todas las cosas.

En realidad, la discusión con mi compañero no era científica, sino semántica: ¿qué significa "ver"? La primera definición de "ver" del diccionario dice "percibir con los ojos algo mediante la acción de la luz". Según esta definición, no vemos átomos, yo tendría razón. La segunda definición dice "percibir con la inteligencia algo, comprenderlo". Según esta definición, sí los vemos, así que él tendría razón.