moleculele gigantice pot fi în două locuri simultan, datorită fizicii cuantice.
asta este ceva ce oamenii de știință au știut de mult că este teoretic adevărat bazat pe câteva fapte: fiecare particulă sau grup de particule din univers este, de asemenea, o undă — chiar particule mari, chiar bacterii, chiar ființe umane, chiar planete și stele. Și valurile ocupă mai multe locuri în spațiu simultan. Deci, orice bucată de materie poate ocupa, de asemenea, două locuri simultan. Fizicienii numesc acest fenomen „suprapunere cuantică” și, de zeci de ani, l-au demonstrat folosind particule mici.
dar în ultimii ani, fizicienii și-au extins experimentele, demonstrând suprapunerea cuantică folosind particule din ce în ce mai mari. Acum, într-o lucrare publicată Sept. 23 în revista Nature Physics, o echipă internațională de cercetători a făcut ca molecula formată din până la 2.000 de atomi să ocupe două locuri în același timp.
legate de: Cum funcționează entanglementul cuantic (infografic)
pentru a-l scoate, cercetătorii au construit o versiune complicată și modernizată a unei serii de experimente vechi celebre care au demonstrat mai întâi suprapunerea cuantică.
cercetătorii știau de mult că lumina, trasă printr-o foaie cu două fante în ea, ar crea un model de interferență sau o serie de franjuri ușoare și întunecate, pe peretele din spatele foii. Dar lumina a fost înțeleasă ca o undă fără masă, nu ceva făcut din particule, deci acest lucru nu a fost surprinzător. Cu toate acestea, într-o serie de experimente celebre din anii 1920, fizicienii au arătat că electronii trași prin filme subțiri sau cristale s-ar comporta într-un mod similar, formând modele precum lumina pe peretele din spatele materialului difractant.
dacă electronii ar fi pur și simplu particule și astfel ar putea ocupa doar un punct în spațiu la un moment dat, ei ar forma două benzi, aproximativ forma fantelor, pe peretele din spatele filmului sau cristalului. Dar, în schimb, electronii au lovit acel perete în modele complexe care sugerează că electronii s-au interferat cu ei înșiși . Acesta este un semn indicator al unui val; în unele locuri, vârfurile valurilor coincid, creând regiuni mai luminoase, în timp ce în alte locuri, vârfurile coincid cu jgheaburile, astfel încât cele două se anulează reciproc și creează o regiune întunecată. Deoarece fizicienii știau deja că electronii au masă și erau cu siguranță particule, experimentul a arătat că materia acționează atât ca particule individuale, cât și ca unde.
dar este un lucru să creezi un model de interferență cu electronii. Să faci asta cu molecule gigantice e mult mai complicat. Moleculele mai mari au unde mai puțin ușor de detectat, deoarece obiectele mai masive au lungimi de undă mai scurte care pot duce la modele de interferență abia perceptibile. Și aceste particule de 2.000 de atomi au lungimi de undă mai mici decât diametrul unui singur atom de hidrogen, astfel încât modelul lor de interferență este mult mai puțin dramatic.
legate de: Cele mai mari 18 mistere nerezolvate din fizică
pentru a realiza experimentul cu două fante pentru lucruri mari, cercetătorii au construit o mașină care ar putea declanșa un fascicul de molecule (lucruri numite „oligo-tetrafenilporfirine îmbogățite cu lanțuri fluoroalchilsulfanil”, de peste 25.000 de ori masa unui atom de hidrogen simplu) printr-o serie de grătare și foi care poartă mai multe fante. Fasciculul avea o lungime de aproximativ 6,5 picioare (2 metri). Acest lucru este suficient de mare încât cercetătorii au trebuit să țină cont de factori precum gravitația și rotația Pământului în proiectarea emițătorului de fascicule, au scris oamenii de știință în lucrare. De asemenea, au păstrat moleculele destul de calde pentru un experiment de fizică cuantică, așa că au trebuit să țină cont de căldura care înghesuie particulele.
dar totuși, când cercetătorii au pornit mașina, detectoarele de la capătul îndepărtat al fasciculului au dezvăluit un model de interferență. Moleculele ocupau mai multe puncte în spațiu simultan.
este un rezultat interesant, au scris cercetătorii, dovedind interferența cuantică la scări mai mari decât au fost detectate vreodată.
„următoarea generație de experimente cu unde de materie va împinge masa cu un ordin de mărime”, au scris autorii.
deci, demonstrații și mai mari de interferență cuantică vin, deși probabil că nu va fi posibil să vă trageți printr-un interferometru în curând. (În primul rând, vidul din mașină te-ar ucide probabil.) Ființele gigantice americane vor trebui să stea într-un singur loc și să privească particulele cum se distrează.
- 18 Times particule cuantice suflat mintea noastră
- ce e asta? Întrebările dvs. de fizică au răspuns
- Twisted Physics: 7 descoperiri uluitoare
publicate inițial pe Live Science.
știri recente