Gigantiske molekyler kan være på to steder på en gang, takket være kvantefysikk.
det er noe som forskere lenge har kjent, er teoretisk sant basert på noen få fakta: Hver partikkel eller gruppe partikler i universet er også en bølge — til og med store partikler, til og med bakterier, til og med mennesker, til og med planeter og stjerner. Og bølger opptar flere steder i rommet samtidig. Så noen del av saken kan også okkupere to steder samtidig. Fysikere kaller dette fenomenet «quantum superposition», og i flere tiår har de demonstrert det ved hjelp av små partikler.
men de siste årene har fysikere skalert opp sine eksperimenter, som demonstrerer kvanteposisjon ved hjelp av større og større partikler. Nå, i en artikkel publisert September. 23 I Tidsskriftet Nature Physics har et internasjonalt team av forskere forårsaket molekyl som består av opptil 2000 atomer for å okkupere to steder samtidig.
Relatert: Hvordan Quantum Entanglement Works (Infographic)
for å trekke den av, bygde forskerne en komplisert, modernisert versjon av en rekke berømte gamle eksperimenter som først viste kvanteposisjon.
Forskere hadde lenge kjent at lys, sparket gjennom et ark med to slisser i det, ville skape et interferensmønster, eller en serie lyse og mørke frynser, på veggen bak arket. Men lys ble forstått som en masseløs bølge, ikke noe laget av partikler, så dette var ikke overraskende. Men i en rekke kjente eksperimenter på 1920-tallet viste fysikere at elektroner sparket gjennom tynne filmer eller krystaller ville oppføre seg på en lignende måte og danne mønstre som lys gjør på veggen bak diffraksjonsmaterialet.
hvis elektroner bare var partikler, og så bare kunne oppta ett punkt i rommet om gangen, ville de danne to striper, omtrent i form av slissene, på veggen bak filmen eller krystallet. Men i stedet traff elektronene den veggen i komplekse mønstre som tyder på at elektronene hadde forstyrret seg selv . Det er et telltale tegn på en bølge; på noen steder faller toppene av bølgene sammen, og skaper lysere regioner, mens i andre steder faller toppene sammen med troughs, slik at de to avbryter hverandre og skaper en mørk region. Fordi fysikere allerede visste at elektroner hadde masse og var definitivt partikler, viste eksperimentet at saken virker både som individuelle partikler og som bølger.
Men det er en ting å skape et interferensmønster med elektroner. Å gjøre det med gigantiske molekyler er mye vanskeligere. Større molekyler har mindre lett oppdagede bølger, fordi mer massive objekter har kortere bølgelengder som kan føre til knapt merkbare interferensmønstre. Og disse 2000-atompartiklene har bølgelengder mindre enn diameteren til et enkelt hydrogenatom, så deres interferensmønster er mye mindre dramatisk.
Relatert: De 18 Største Uløste Mysteriene I Fysikk
for å trekke av dobbeltspalteksperimentet for store ting, bygde forskerne en maskin som kunne brenne en stråle av molekyler (hulking ting kalt «oligo-tetraphenylporphyriner beriket med fluoroalkylsulfanylkjeder», noen mer enn 25.000 ganger massen av et enkelt hydrogenatom) gjennom en serie rister og ark som bærer flere slisser. Strålen var ca 6,5 fot (2 meter) lang. Det er stort nok til at forskerne måtte ta hensyn til faktorer som tyngdekraften og rotasjonen Av Jorden i utformingen av stråleemitteren, skrev forskerne i papiret. De holdt også molekylene ganske varme for et kvantefysikkeksperiment, så de måtte regne med varme som jostler partiklene.
men likevel, da forskerne slått på maskinen, avslørte detektorene i den fjerne enden av strålen et interferensmønster. Molekylene okkuperte flere punkter i rommet samtidig.
det er et spennende resultat, forskerne skrev, beviser quantum interferens på større skalaer enn noensinne hadde blitt oppdaget.
«den neste generasjonen av materie-bølge eksperimenter vil presse massen med en størrelsesorden,» forfatterne skrev.
så, enda større demonstrasjoner av kvanteinterferens kommer, selv om det sannsynligvis ikke vil være mulig å brenne deg selv gjennom et interferometer når som helst snart. (For det første vil vakuumet i maskinen trolig drepe deg .) Oss gigantiske vesener er bare nødt til å sitte på ett sted og se partiklene har all moroa.
- 18 Times Quantum Partikler Blåste Våre Sinn
- Hva er det? Dine Fysikkspørsmål Besvart
- Twisted Physics: 7 Mind-Blowing Funn
Opprinnelig publisert På Live Science.
Siste nytt