óriási molekulák lehetnek egyszerre két helyen, a kvantumfizikának köszönhetően.
ezt a tudósok már régóta tudják, hogy elméletileg igaz néhány tény alapján: az univerzum minden részecskéje vagy részecskecsoportja szintén hullám — még a nagy részecskék, még a baktériumok, még az emberek, még a bolygók és a csillagok is. A hullámok pedig egyszerre több helyet foglalnak el az űrben. Tehát bármely anyagdarab egyszerre két helyet is elfoglalhat. A fizikusok ezt a jelenséget “kvantum szuperpozíciónak” nevezik, és évtizedek óta kis részecskékkel demonstrálják.
de az utóbbi években a fizikusok kibővítették kísérleteiket, egyre nagyobb részecskék felhasználásával demonstrálva a kvantum szuperpozíciót. Most, egy szept. 23 A Nature Physics folyóiratban egy nemzetközi kutatócsoport arra késztette a akár 2000 atomból álló molekulát, hogy egyszerre két helyet foglaljon el.
kapcsolódó: Hogyan működik a kvantum-összefonódás (Infographic)
a kutatók a híres régi kísérletek sorozatának bonyolult, korszerűsített változatát építették fel, amelyek először bizonyították a kvantum szuperpozíciót.
a kutatók már régóta tudták, hogy a fény, amelyet egy két résszel ellátott lapon keresztül tüzelnek, interferenciamintát vagy világos és sötét rojtok sorozatát hozza létre a lepedő mögötti falon. De a fényt tömeg nélküli hullámként értelmezték, nem valami részecskékből, így ez nem volt meglepő. Az 1920-as évek híres kísérleteinek sorozatában azonban a fizikusok kimutatták, hogy a vékony filmeken vagy kristályokon keresztül kilőtt elektronok hasonló módon viselkednek, olyan mintákat képezve, mint a fény a diffraktáló anyag mögötti falon.
ha az elektronok egyszerűen részecskék lennének, és így egyszerre csak egy pontot foglalhatnának el a térben, akkor két csíkot alkotnának, nagyjából a rések alakját, a film vagy a kristály mögötti falon. De ehelyett az elektronok összetett mintázatokban ütköztek a falba, ami arra utal, hogy az elektronok beavatkoztak magukba . Ez egy hullám árulkodó jele; egyes helyeken a hullámok csúcsai egybeesnek, fényesebb régiókat hozva létre, míg más helyeken a csúcsok egybeesnek a vályúkkal, így a kettő kioltja egymást, és sötét régiót hoz létre. Mivel a fizikusok már tudták, hogy az elektronoknak tömegük van, és határozottan részecskék, a kísérlet kimutatta, hogy az anyag mind egyedi részecskékként, mind hullámként működik.
de az egy dolog, hogy interferenciamintát hozzunk létre az elektronokkal. Óriási molekulákkal csinálni sokkal trükkösebb. A nagyobb molekulák kevésbé könnyen detektálható hullámokkal rendelkeznek, mivel a masszívabb tárgyak rövidebb hullámhosszúak, ami alig észrevehető interferenciamintákhoz vezethet. Ezeknek a 2000 atomos részecskéknek a hullámhossza kisebb, mint egy hidrogénatom átmérője, így interferenciájuk sokkal kevésbé drámai.
kapcsolódó: A fizika 18 legnagyobb megoldatlan rejtélye
a nagy dolgok kettős résű kísérletének elindításához a kutatók olyan gépet építettek, amely képes egy molekulasugarat (“oligo-tetrafenil-porfirinek fluoralkil-szulfanil láncokkal dúsítva”, amely több mint 25 000-szerese egy egyszerű hidrogénatom tömegének) egy rácsok és lapok sorozatán keresztül, amelyek több rést tartalmaznak. A gerenda körülbelül 6,5 láb (2 méter) hosszú volt. Ez elég nagy ahhoz, hogy a kutatóknak olyan tényezőket kellett figyelembe venniük, mint a gravitáció és a Föld forgása a sugárkibocsátó tervezésekor, írták a tudósok a tanulmányban. A molekulákat meglehetősen melegen tartották egy kvantumfizikai kísérlethez, ezért figyelembe kellett venniük a részecskéket lökdöső hőt.
de mégis, amikor a kutatók bekapcsolták a gépet, a sugár túlsó végén lévő detektorok interferenciamintát mutattak. A molekulák egyszerre több pontot foglaltak el az űrben.
ez egy izgalmas eredmény, írták a kutatók, bizonyítva a kvantum interferenciát nagyobb léptékben, mint valaha.
“az anyaghullám-kísérletek következő generációja nagyságrenddel nyomja meg a tömeget” – írták a szerzők.
tehát a kvantum interferencia még nagyobb demonstrációi jönnek, bár valószínűleg nem lesz lehetséges a közeljövőben egy interferométeren keresztül lőni magát. (Először is, a vákuum a gép valószínűleg ölni. Nekünk, óriás lényeknek csak egy helyen kell ülnünk, és figyelnünk kell, hogy a részecskék milyen jól szórakoznak.
- 18 A Times Quantum részecskék felrobbantották az elménket
- mi az? A fizika kérdéseire válaszolt
- csavart fizika: 7 észbontó megállapítás
eredetileg a Live Science-ben jelent meg.
Friss hírek