Obří molekuly mohou být na dvou místech najednou, díky kvantové fyzice.
to je něco, co vědci již dlouho známo, že je teoreticky možné na základě několika faktů: Každá částice či skupina částic ve vesmíru je také vlna — dokonce i velké částice, ani bakterie, ani lidské bytosti, dokonce i planety a hvězdy. A vlny zabírají více míst ve vesmíru najednou. Takže jakýkoli kus hmoty může také obsadit dvě místa najednou. Fyzici nazývají tento jev „kvantovou superpozicí“ a po celá desetiletí to demonstrovali pomocí malých částic.
Ale v posledních letech, fyzici mají rozšířit jejich experimenty, což dokazuje kvantová superpozice pomocí větších a větších částic. Nyní, v příspěvku zveřejněném v Září. 23 v časopise Nature Physics, mezinárodní tým vědců způsobil molekula tvořena až 2000 atomy obsadit dvě místa současně.
související: Jak kvantové zapletení funguje (Infographic)
aby se to podařilo, vědci postavili komplikovanou, modernizovanou verzi řady slavných starých experimentů, které poprvé prokázaly kvantovou superpozici.
vědci již dlouho věděli, že světlo, vystřelené skrz list se dvěma štěrbinami v něm, vytvoří na stěně za listem interferenční vzor nebo řadu světlých a tmavých třásní. Ale světlo bylo chápáno jako bezhmotná vlna, ne něco z částic, takže to nebylo překvapující. Nicméně, v sérii slavných experimentů v roce 1920, fyziků ukázaly, že elektrony vystřelil přes tenké filmy nebo krystaly se chovají podobným způsobem, tvoří vzory, jako je světlo, se na zdi za difrakcí materiálu.
Pokud by elektrony byly prostě částice, a tak mohl obsadit pouze jeden bod v prostoru, v čase, tvoří dva proužky, zhruba tvar štěrbiny, na zdi za film nebo crystal. Ale místo toho, elektrony zasáhly tuto stěnu ve složitých vzorcích, což naznačuje, že elektrony zasahovaly do sebe . To je výmluvné znamení vlny; na některých místech se vrcholy vln shodují a vytvářejí jasnější oblasti, zatímco na jiných místech se vrcholy shodují s žlaby, takže se oba navzájem ruší a vytvářejí temnou oblast. Protože fyzici již věděli, že elektrony mají hmotnost a jsou to určitě částice, experiment ukázal, že hmota působí jak jako jednotlivé částice, tak jako vlny.
ale jedna věc je vytvořit interferenční vzor s elektrony. Dělat to s obřími molekulami je mnohem složitější. Větší molekuly mají menší-snadno detekovány vlny, protože další masivní objekty mají kratší vlnové délky, které mohou vést k sotva znatelné interference. A tyto 2 000 atomové částice mají vlnové délky menší než průměr jediného atomu vodíku, takže jejich interferenční vzorec je mnohem méně dramatický.
související: 18 Největší Nevyřešené Záhady ve Fyzice
vytáhnout double-slit experiment pro velké věci, vědci sestrojili stroj, který by mohl oheň paprsek molekul (mohutný věci zvané „oligo-tetraphenylporphyrins obohacen o fluoroalkylsulfanyl řetězy,“ někteří více než 25.000 krát hmotnost jednoduchý atom vodíku) prostřednictvím řady rošty a plechy ložiska více rozparky. Paprsek byl asi 6,5 stop (2 metry) dlouhý. To je dost velké, že vědci museli při navrhování emitoru paprsku zohlednit faktory, jako je gravitace a rotace Země, napsali vědci v novinách. Také udržovali molekuly poměrně teplé pro experiment kvantové fyziky, takže museli počítat s teplem, které vytlačovalo částice.
ale přesto, když vědci zapnuli stroj, detektory na vzdáleném konci paprsku odhalily interferenční vzorec. Molekuly zabíraly více bodů ve vesmíru najednou.
je to vzrušující výsledek, napsali vědci a prokázali kvantovou interferenci ve větších měřítcích, než kdy předtím bylo zjištěno.
„příští generace experimentů s hmotnými vlnami posune hmotu o řád,“ napsali autoři.
takže přicházejí ještě větší demonstrace kvantového rušení, i když pravděpodobně nebude možné v dohledné době vystřelit interferometrem. (Za prvé, vakuum ve stroji by vás pravděpodobně zabilo.) My obří bytosti budeme muset sedět na jednom místě a dívat se, jak se částice baví.
- 18 krát kvantové částice vyhodily naši mysl
- co to je? Vaše fyzika otázky zodpovězeny
- Twisted Physics: 7 ohromující zjištění
původně publikováno na Live Science.
Nedávné zprávy