Pateicoties kvantu fizikai, milzu molekulas var atrasties divās vietās vienlaikus.
Tas ir kaut kas zinātnieku jau sen zināms, teorētiski patiess, pamatojoties uz dažiem faktiem: Katra Visuma daļiņa vai daļiņu grupa ir arī vilnis - pat lielas daļiņas, pat baktērijas, pat cilvēki, pat planētas un zvaigznes. Un viļņi vienlaikus aizņem vairākas vietas kosmosā. Tātad jebkura matērijas daļa var ieņemt arī divas vietas vienlaikus. Fiziķi šo parādību sauc par "kvantu superpozīciju", un gadu desmitiem viņi to demonstrēja, izmantojot mazas daļiņas.
Bet pēdējos gados fiziķi ir palielinājuši savus eksperimentus, demonstrējot kvantu superpozīciju, izmantojot lielākas un lielākas daļiņas. Tagad žurnālā Nature Physics 23. septembrī publicētajā dokumentā starptautiska pētnieku komanda ir likusi molekulai, kas sastāv no līdz 2000 atomiem, vienlaikus aizņemt divas vietas.
Lai to izslēgtu, pētnieki uzbūvēja sarežģītu, modernizētu slavenu veco eksperimentu sērijas versiju, kas vispirms demonstrēja kvantu superpozīciju.
Pētnieki jau sen zināja, ka gaisma, kas izšauta caur loksni ar divām spraugām tajā, uz sienas aiz loksnes radīs traucējumus vai virkni gaišu un tumšu bārkstis. Bet gaisma tika saprasta kā bezsvara vilnis, nevis kaut kas no daļiņām, tāpēc tas nebija pārsteidzoši. Tomēr virknē slavenu 20. gadsimta 20. gadu eksperimentu fiziķi parādīja, ka elektroni, kas izšauti caur plānām plēvēm vai kristāliem, izturēsies līdzīgi, veidojot modeļus, kā gaisma to dara uz sienas aiz difrakcijas materiāla.
Ja elektroni būtu vienkārši daļiņas un tādējādi vienlaikus varētu aizņemt tikai vienu kosmosa punktu, tad uz sienas, kas atrodas aiz plēves vai kristāla, tās veidotu divas sloksnes, aptuveni ar spraugu formu. Tā vietā elektroni trāpīja šai sienai sarežģītos modeļos, kas liek domāt, ka elektroni ir iejaukušies. Tā ir signāllampiņa ar vilni; dažos punktos viļņu virsotnes sakrīt, veidojot gaišākus reģionus, savukārt citās - virsotnes sakrīt ar siles, tāpēc abi izsvītro viens otru un izveido tumšu reģionu. Tā kā fiziķi jau zināja, ka elektroniem ir masa un tie noteikti ir daļiņas, eksperiments parādīja, ka matērija darbojas gan kā atsevišķas daļiņas, gan kā viļņi.
Bet tā ir viena lieta, lai radītu traucējumus ar elektroniem. To izdarīt ar milzu molekulām ir daudz grūtāk. Lielākām molekulām ir mazāk viegli uztverami viļņi, jo masīvākiem objektiem ir īsāks viļņu garums, kas var radīt tik tikko uztveramus traucējumus. Un šīm 2000 atomu daļiņām ir viļņu garumi, kas ir mazāki par viena ūdeņraža atoma diametru, tāpēc to iejaukšanās shēma ir daudz mazāk dramatiska.
Lai pārtrauktu dubultās spraugas eksperimentu lielām lietām, pētnieki uzbūvēja mašīnu, kas varētu aizdedzināt molekulu staru (neskaidras lietas, ko sauc par "oligotetrafenilporfirīniem, kas bagātināti ar fluoroalkilsulfanila ķēdēm", vairāk nekā 25 000 reizes pārsniedzot vienkārša ūdeņraža atoma masu) ) caur režģu un lokšņu sēriju ar vairākām šķēlumiem. Stara garums bija apmēram 6,5 pēdas (2 metri). Tas ir pietiekami liels, ka pētniekiem, izstrādājot staru izstarotāju, bija jāņem vērā tādi faktori kā smagums un Zemes rotācija, zinātnieki rakstīja rakstā. Viņi arī uzturēja molekulas diezgan siltas kvantu fizikas eksperimentam, tāpēc viņiem bija jāatskaitās par karstumu, kas izraisīja daļiņu kaitīgumu.
Bet tomēr, kad pētnieki ieslēdza mašīnu, detektori staru tālākajā galā atklāja traucējumus. Molekulas vienlaikus aizņēma vairākus punktus kosmosā.
Tas ir aizraujošs rezultāts, rakstīja pētnieki, pierādot kvantu traucējumus lielākos mērogos nekā jebkad agrāk.
"Nākamās paaudzes matērijas viļņu eksperimenti spiedīs masu uz lieluma secību," rakstīja autori.
Tātad tuvojas vēl lielāki kvantu traucējumu demonstrējumi, lai gan, iespējams, tuvākajā laikā nebūs iespējams sevi atlaist caur interferometru. (Pirmkārt, vakuums mašīnā, iespējams, nogalinās jūs.) Mums milzu būtnēm vienkārši būs jāsēž vienā vietā un jāraugās, kā daļiņām ir viss prieks.
