Jättiläismolekyylit voivat olla kahdessa paikassa yhtä aikaa, kiitos kvanttifysiikan.
se on jotain, jonka tutkijat ovat jo pitkään tienneet olevan teoreettisesti totta muutaman tosiasian perusteella: jokainen hiukkanen tai hiukkasryhmä maailmankaikkeudessa on myös Aalto — jopa suuret hiukkaset, jopa bakteerit, jopa ihmiset, jopa planeetat ja tähdet. Ja aallot valtaavat useita paikkoja avaruudessa yhtä aikaa. Joten mikä tahansa ainekimpale voi myös vallata kaksi paikkaa yhtä aikaa. Fyysikot kutsuvat ilmiötä ”kvanttisuperpositioksi”, ja vuosikymmenien ajan he ovat osoittaneet sen pienillä hiukkasilla.
mutta viime vuosina fyysikot ovat skaalanneet kokeitaan ja osoittaneet kvanttisuperposition yhä suurempien hiukkasten avulla. Nyt syyskuussa julkaistussa lehdessä. 23 Nature Physics-lehdessä kansainvälinen tutkijaryhmä on saanut jopa 2000 atomista koostuvan molekyylin valtaamaan kaksi paikkaa samanaikaisesti.
liittyvät: Miten Kvanttisubstituutiot (infografiikka)
vetävät sen pois, tutkijat rakensivat monimutkaisen, modernisoidun version kuuluisista vanhoista kokeista, jotka osoittivat ensin kvanttisuperposition.
tutkijat olivat jo pitkään tienneet, että valo, joka ammutaan lakanan läpi, jossa on kaksi rakoa, loisi interferenssikuvion eli sarjan vaaleita ja tummia reunuksia lakanan takana olevaan seinään. Mutta valo ymmärrettiin massattomana aaltona, ei hiukkasista tehtynä, joten tämä ei ollut yllättävää. Kuitenkin useissa kuuluisissa kokeissa 1920-luvulla fyysikot osoittivat, että ohutkalvojen tai kiteiden läpi ammutut elektronit käyttäytyisivät samalla tavalla muodostaen valon kaltaisia kuvioita diffraktiomateriaalin takana olevaan seinään.
jos elektronit olisivat pelkkiä partikkeleita ja voisivat siten vallata vain yhden pisteen avaruudessa kerrallaan, ne muodostaisivat kaksi suunnilleen rakojen muotoista liuskaa kalvon tai Kiteen takana olevaan seinään. Mutta sen sijaan elektronit osuivat tuohon seinään monimutkaisina kuvioina, mikä viittaa siihen, että elektronit olivat häirinneet itseään . Se on merkki aallosta.; joissakin kohdissa aaltojen huiput yhtyvät, jolloin syntyy kirkkaampia alueita, kun taas toisissa kohdissa huiput yhtyvät kaukaloihin, jolloin nämä kaksi kumoavat toisensa ja luovat tumman alueen. Koska fyysikot jo tiesivät, että elektroneilla on massa ja että ne ovat ehdottomasti hiukkasia, koe osoitti, että aine toimii sekä yksittäisinä hiukkasina että aaltoina.
mutta on eri asia luoda interferenssikuvio elektronien kanssa. Jättiläismolekyyleillä tekeminen on paljon hankalampaa. Isommissa molekyyleissä on vähemmän helposti havaittavia aaltoja, koska massiivisemmilla kappaleilla on lyhyemmät aallonpituudet, jotka voivat johtaa hädin tuskin havaittaviin interferenssikuvioihin. Ja näillä 2000-atomisilla hiukkasilla on pienempi aallonpituus kuin yksittäisen vetyatomin läpimitta, joten niiden interferenssikuvio on paljon vähemmän dramaattinen.
liittyvät: 18 suurinta ratkaisematonta mysteeriä fysiikassa
vetääkseen kaksoisrakokokeen isoille asioille tutkijat rakensivat koneen, joka pystyi ampumaan molekyylisäteen (”oligo-tetrafenyyliporfyriinit, joita on rikastettu fluorialkyylisulfanyyliketjuilla”, jotkut yli 25 000 kertaa yksinkertaisen vetyatomin massan verran) useiden ritilöiden ja arkkien läpi, joissa oli useita rakoja. Palkki oli noin 2 metriä pitkä. Se on tarpeeksi suuri, että tutkijoiden oli otettava huomioon sellaiset tekijät kuin painovoima ja maapallon pyöriminen suunnitellessaan säteen lähettäjää, tutkijat kirjoittivat lehdessä. He myös pitivät molekyylit melko lämpiminä kvanttifysiikan koetta varten, joten he joutuivat selittämään, että lämpö tökkäsi hiukkasia.
mutta silti, kun tutkijat laittoivat koneen päälle, säteen toisessa päässä olevat ilmaisimet paljastivat interferenssikuvion. Molekyylit miehittivät useita pisteitä avaruudessa yhtä aikaa.
se on jännittävä tulos, tutkijat kirjoittivat, todistaen kvanttihäiriöitä suuremmissa mittakaavoissa kuin koskaan aikaisemmin oli havaittu.
”seuraavan sukupolven aineaaltokokeet työntävät massaa suuruusluokassa”, kirjoittajat kirjoittivat.
eli vielä isompia demonstraatioita kvanttihäirinnästä on tulossa, joskaan interferometrin läpi ampuminen ei todennäköisesti onnistu lähiaikoina. (Ensinnäkin, tyhjiö koneessa luultavasti tappaa sinut. Meidän jättiläisolentojen on vain istuttava yhdessä paikassa ja katsottava, kuinka hiukkaset pitävät kaiken hauskan.
- 18 kertaa Kvanttihiukkaset räjäyttivät tajuntamme
- mikä tuo on? Fysiikkakysymyksesi vastasivat
- Twisted Physics: 7 tajunnanräjäyttävää havaintoa
julkaistu alun perin Live Science-sivustolla.
Viimeaikaiset uutiset