МЕНЮ

Вчені створили молекулу, яка може існувати в двох місцях одночасно

10 жовтня, 2019 - 22:53

Група фізиків з Австрії та Швейцарії повторила досвід Юнга в великих масштабах. Вчені досягли квантової суперпозиції молекули, яка складається з 2000 року атомів.

Про це повідомляє видання Техно.НВ.

На початку XIX століття англійський вчений Томас Юнг довів, що фотони — найдрібніші частинки світла — виявляють властивості хвилі. Ставший згодом відомим дослід Юнга полягав у пропущенні частинок світла через бар'єр з двома щілинами, після чого на стіні за бар'єром утворювався так званий інтерференційний малюнок — зображення, яке характерно для хвиль, коли їх пропускають крізь ті ж дві щілини і вони поступово гасять одна одну.

Через сто з гаком років, у 1927-му, американські фізики Клінтон Девідсон і Лестер Джермер провели дослід Юнга з електронами — складовими атомів і молекул, — і, виявилося, що найпростіші частинки не тільки світла, але і будь-якої іншої матерії також проявляють властивості частинок і хвиль одночасно. Результати цього експерименту лягли в основу корпускулярно-хвильового дуалізму — здатності матерії проявляти властивості хвилі або частки в різних умовах.

Таким чином, вчені дійшли висновку, що на квантовому рівні абсолютно все, від бактерій до зірок, проявляє властивості як хвилі, так і частинки одночасно.

Днями фізики з Віденського університету в Австрії та Базельського університету в Швейцарії опублікували дослідження, згідно з яким у них вдалося повторити досвід Юнга з рекордною за величиною молекулою, яка складається з 2000 атомів. Молекула називається «оліготетрафенілпорфірін, збагачений фторалкілсульфанільними ланцюгами».

Вчені змогли досягти квантової суперпозиції (перебування об'єкта у двох станах одночасно) за рахунок створення інтерферометра, який, як і у досвіді Юнга, вистрілює потоком таких молекул через бар'єр з декількома щілинами.

Проблема в тому, що спостерігати хвильовий ефект у такої великої молекули набагато складніше, оскільки чим важче об'єкт — тим коротше хвилі він має для створення інтерференційного малюнка. А «піддослідна» молекула, яка складається з 2000 атомів, важила у 25 тис. разів більше одного атома водню.

Тому, вченим потрібно було враховувати всі чинники, навіть гравітаційний вплив Землі, при створенні променя і досягнення квантової суперпозиції для такої величезної (за мірками квантового світу) молекули.

В результаті детектори засікли інтерференційний малюнок і експеримент довів, що квантові властивості матерії можуть проявлятися навіть у такому відносно великому масштабі.

«Наші результати показують відмінне узгодження з квантовою теорією і не можуть бути пояснені класичною фізикою. Кордони інтерференції досягають більше 90% очікуваної видимості, і кінцеве значення макроскопічності 14,1 представляє збільшення на порядок в порівнянні з попередніми експериментами», — пишуть автори дослідження.