Hiiglaslikud molekulid võivad tänu kvantfüüsikale asuda kahes kohas korraga.
See on asi, mida teadlased on juba ammu teadnud ja mis on teoreetiliselt tõsi, tuginedes vähestele faktidele: Kõik universumi osakesed või osakeste rühmad on ka laine - isegi suured osakesed, isegi bakterid, isegi inimesed, isegi planeedid ja tähed. Ja lained hõivavad kosmoses mitu kohta korraga. Seega võib iga aineosa hõivata ka kaks kohta korraga. Füüsikud nimetavad seda nähtust "kvant-superpositsiooniks" ja on aastakümneid demonstreerinud seda väikeste osakeste abil.
Kuid viimastel aastatel on füüsikud oma katseid laiendanud, näidates kvant-superpositsiooni, kasutades suuremaid ja suuremaid osakesi. Nüüd on rahvusvaheline teadlaste meeskond ajakirjas Nature Physics 23. septembril avaldatud artiklis põhjustanud, et kuni 2000 aatomist koosnev molekul hõivab korraga kaks kohta.
Selle tõmbamiseks ehitasid teadlased välja kuulsate vanade katsete sarja keeruka, moderniseeritud versiooni, mis näitasid esmakordselt kvant-superpositsiooni.
Teadlased olid juba ammu teada, et valgus, mis vallandub läbi lehe, milles on kaks pilu, tekitab lehe taga seinale häiringumustri või heledate ja tumedate narmaste rea. Kuid valgust mõisteti kui massitu lainet, mitte midagi, mis oli valmistatud osakestest, nii et see ei olnud üllatav. Kuid 1920. aastate kuulsa eksperimendi käigus näitasid füüsikud, et õhukeste kilede või kristallide kaudu vallandatud elektronid käituvad sarnaselt, moodustades difraktsiooni tekitava materjali seinale mustrid, nagu valgus.
Kui elektronid oleksid lihtsalt osakesed ja nii võiksid nad korraga hõivata ainult ühe punkti ruumis, moodustaksid nad filmi või kristalli taga olevale seinale kaks riba, umbes pilude kujuga. Kuid selle asemel tabasid elektronid seda seina keerukates mustrites, mis viitab elektronide sekkumisele iseendaga. See on märguanne lainest; Mõnedes kohtades langevad lainete tipud kokku, moodustades heledamad piirkonnad, samas kui teistes punktides langevad tipud kokku künadega, nii et need kaks tühistavad üksteise ja loovad tumeda piirkonna. Kuna füüsikud teadsid juba, et elektronidel oli mass ja need olid kindlasti osakesed, näitas eksperiment, et mateeria toimib nii üksikute osakeste kui ka lainetena.
Kuid elektronide häirete mustri loomine on üks asi. Hiiglaslike molekulidega seda teha on palju keerulisem. Suurematel molekulidel on vähem hõlpsalt tuvastatavaid laineid, kuna massiivsematel objektidel on lühem lainepikkus, mis võib põhjustada vaevumärgatavaid häirete mustreid. Ja nende 2000 aatomi osakeste lainepikkus on väiksem kui ühe vesiniku aatomi läbimõõt, seega on nende interferentsi muster palju vähem dramaatiline.
Suurte asjade jaoks mõeldud kahekordse piluga katse eemaldamiseks ehitasid teadlased masina, mis võib tulistada molekulide kiirgust (kobarad asjad, mida nimetatakse "fluoroalküülsulfanüülahelatega rikastatud oligotetüülfenüülporfüriinideks", mis on lihtsa vesinikuaatomi massist üle 25 000 korra suuremad) ) läbi mitme restiga restide ja lehtede seeria. Tala oli umbes 2 meetrit pikk. See on piisavalt suur, et teadlased pidid kiirtekiirguri kavandamisel arvestama selliste teguritega nagu raskusjõud ja Maa pöörlemine, kirjutasid teadlased oma artiklis. Samuti hoidsid nad molekule kvantfüüsika eksperimendi jaoks küllaltki soojana, nii et nad pidid arvestama osakeste kuumutamist.
Kuid ikkagi, kui teadlased masina sisse lülitasid, paljastasid tala kaugemas otsas olevad detektorid häirete mustrit. Molekulid hõivasid kosmoses mitu punkti korraga.
See on põnev tulemus, kirjutasid teadlased, tõestades kvanthäireid suurema skaalaga kui kunagi varem tuvastatud.
"Järgmise põlvkonna mateerialainete katsed lükkavad massi suurusjärgu võrra," kirjutasid autorid.
Niisiis, tulemas on veelgi suuremad kvanthäirete demonstratsioonid, ehkki tõenäoliselt ei saa te end interferomeetri kaudu vallandada niipea. (Esiteks tapaks vaakum masinas tõenäoliselt teid.) Meie hiiglaslikud olendid peavad lihtsalt istuma ühes kohas ja jälgima, kuidas osakestel on kõik lõbus.
