Moleculele gigant pot fi în două locuri simultan, datorită fizicii cuantice.
Acest lucru pe care oamenii de știință l-au cunoscut de mult timp este adevărat teoretic pe baza câtorva fapte: Fiecare particulă sau grup de particule din univers este de asemenea o undă - chiar și particule mari, chiar bacterii, chiar ființe umane, chiar planete și stele. Și valurile ocupă mai multe locuri în spațiu simultan. Deci orice bucată de materie poate ocupa și două locuri simultan. Fizicienii numesc acest fenomen „superpoziție cuantică” și, de zeci de ani, l-au demonstrat folosind particule mici.
Dar în ultimii ani, fizicienii și-au extins experimentele, demonstrând suprapunerea cuantică folosind particule mai mari și mai mari. Acum, într-o lucrare publicată pe 23 septembrie în revista Nature Physics, o echipă internațională de cercetători a făcut ca molecula formată din până la 2.000 de atomi să ocupe două locuri în același timp.
Pentru a scoate acest lucru, cercetătorii au construit o versiune complicată, modernizată, a unei serii de experimente vechi celebre care au demonstrat pentru prima dată suprapunerea cuantică.
Cercetătorii știau de multă vreme că lumina, trasă printr-o foaie cu două fante în ea, ar crea un model de interferență, sau o serie de franjuri ușoare și întunecate, pe peretele din spatele foii. Dar lumina era înțeleasă ca un val fără masă, nu ceva din particule, așa că acest lucru nu a fost surprinzător. Cu toate acestea, într-o serie de experimente celebre din anii 1920, fizicienii au arătat că electronii trași prin filme subțiri sau cristale se vor comporta într-un mod similar, formând modele precum lumina în peretele din spatele materialului difractor.
Dacă electronii ar fi pur și simplu particule, și astfel ar putea ocupa un singur punct în spațiu la un moment dat, ei ar forma două benzi, aproximativ forma fantelor, pe peretele din spatele filmului sau al cristalului. Dar, în schimb, electronii au lovit acel perete în tipare complexe care sugerează că electronii au intervenit între ei. Acesta este un semn martor al unei valuri; în unele puncte, vârfurile valurilor coincid, creând regiuni mai luminoase, în timp ce în alte locuri, vârfurile coincid cu jgheaburi, astfel că cele două se anulează reciproc și creează o regiune întunecată. Deoarece fizicienii știau deja că electronii au masă și erau cu siguranță particule, experimentul a arătat că materia acționează atât ca particule individuale, cât și ca unde.
Dar este un lucru să creezi un model de interferență cu electronii. A face cu molecule gigant este mult mai complicat. Moleculele mai mari au unde mai puțin ușor detectate, deoarece obiectele mai masive au lungimi de undă mai scurte care pot duce la tipare de interferență abia perceptibile. Și aceste particule de 2.000 de atomi au lungimi de undă mai mici decât diametrul unui singur atom de hidrogen, deci modelul lor de interferență este mult mai puțin dramatic.
Pentru a scoate experimentul cu fanta dublă pentru lucrurile mari, cercetătorii au construit o mașină care ar putea să tragă un fascicul de molecule (lucrurile care se numesc „oligo-tetraphenilporfirine îmbogățite cu lanțuri de fluoroalchilsulfanil”, aproximativ de peste 25.000 de ori masa unui simplu atom de hidrogen ) printr-o serie de grătare și foi care poartă mai multe fante. Grinda avea o lungime de aproximativ 2 metri. Este suficient de mare încât cercetătorii au fost nevoiți să țină cont de factori precum gravitația și rotația Pământului în proiectarea emițătorului de fascicul, au scris oamenii de știință în lucrare. De asemenea, au menținut moleculele destul de calde pentru un experiment de fizică cuantică, așa că au fost nevoiți să țină cont de căldura care aruncă particulele.
Dar totuși, când cercetătorii au pornit mașina, detectoarele de la capătul îndepărtat al fasciculului au dezvăluit un model de interferență. Moleculele ocupau mai multe puncte în spațiu simultan.
Este un rezultat interesant, au scris cercetătorii, dovedind interferențe cuantice la scări mai mari decât au fost detectate până acum.
"Următoarea generație de experimente cu valuri de materie va împinge masa printr-un ordin de mărime", au scris autorii.
Așadar, apar și demonstrații mai mari de interferență cuantică, deși probabil nu va fi posibil să vă aruncați într-un interferometru în curând. (În primul rând, vidul din mașină probabil te-ar ucide.) Noi ființele uriașe vor trebui doar să stăm într-un loc și să urmărim că particulele se distrează.
