jättemolekyler kan vara på två ställen samtidigt tack vare kvantfysik.
det är något som forskare länge har känt är teoretiskt sant baserat på några fakta: varje partikel eller grupp av partiklar i universum är också en våg — även stora partiklar, till och med bakterier, till och med människor, till och med planeter och stjärnor. Och vågor upptar flera platser i rymden samtidigt. Så varje bit av materia kan också uppta två platser samtidigt. Fysiker kallar detta fenomen” quantum superposition”, och i årtionden har de visat det med små partiklar.
men de senaste åren har fysiker skalat upp sina experiment och demonstrerat kvantsuperposition med större och större partiklar. Nu, i ett papper publicerat September. 23 i tidskriften Nature Physics har ett internationellt forskargrupp orsakat molekyl som består av upp till 2000 atomer för att uppta två platser samtidigt.
relaterat: Hur Quantum Entanglement fungerar (Infographic)
för att dra av det byggde forskarna en komplicerad, moderniserad version av en serie kända gamla experiment som först visade kvantsuperposition.
forskare hade länge vetat att ljus, avfyrade genom ett ark med två slitsar i det, skulle skapa ett interferensmönster, eller en serie ljusa och mörka fransar, på väggen bakom arket. Men ljus förstås som en masslös våg, inte något gjord av partiklar, så det var inte förvånande. Men i en serie kända experiment på 1920-talet visade fysiker att elektroner som avfyrades genom tunna filmer eller kristaller skulle uppträda på ett liknande sätt och bilda mönster som ljus gör på väggen bakom diffraktionsmaterialet.
om elektroner helt enkelt var partiklar, och så kunde uppta endast en punkt i rymden åt gången, skulle de bilda två remsor, ungefär formen på slitsarna, på väggen bakom filmen eller kristallen. Men istället träffade elektronerna den väggen i komplexa mönster som tyder på att elektronerna hade stört sig själva . Det är en kontrollampa tecken på en våg; på vissa ställen sammanfaller vågornas toppar och skapar ljusare regioner, medan på andra platser sammanfaller topparna med tråg, så de två avbryter varandra och skapar en mörk region. Eftersom fysiker redan visste att elektroner hade massa och definitivt var partiklar, visade experimentet att Materia fungerar både som enskilda partiklar och som vågor.
men det är en sak att skapa ett interferensmönster med elektroner. Att göra det med jätte molekyler är mycket svårare. Större molekyler har mindre lätt detekterade vågor, eftersom mer massiva föremål har kortare våglängder som kan leda till knappt märkbara interferensmönster. Och dessa 2000-atompartiklar har våglängder mindre än diametern för en enda väteatom, så deras interferensmönster är mycket mindre dramatiskt.
relaterat: De 18 Största olösta mysterierna i fysiken
för att dra av dubbelslitsexperimentet för stora saker byggde forskarna en maskin som kunde avfyra en stråle av molekyler (hulking saker som kallas ”oligo-tetrafenylporfyriner berikade med fluoroalkylsulfanylkedjor”, mer än 25 000 gånger massan av en enkel väteatom) genom en serie galler och ark med flera slitsar. Strålen var ca 6,5 fot (2 meter) lång. Det är tillräckligt stort för att forskarna måste redogöra för faktorer som gravitation och jordens rotation vid utformningen av strålemitteren, skrev forskarna i tidningen. De höll också molekylerna ganska varma för ett kvantfysikexperiment, så de var tvungna att redogöra för värme som trängde partiklarna.
men ändå, när forskarna slog på maskinen, avslöjade detektorerna vid strålens bortre ände ett interferensmönster. Molekylerna ockuperade flera punkter i rymden samtidigt.
det är ett spännande resultat, skrev forskarna och bevisade kvantinterferens i större skalor än någonsin tidigare detekterats.
”nästa generation av materia-vågexperiment kommer att driva massan med en storleksordning”, skrev författarna.
så ännu större demonstrationer av kvantinterferens kommer, men det kommer förmodligen inte att vara möjligt att avfyra dig själv genom en interferometer när som helst snart. (Först och främst skulle vakuumet i maskinen förmodligen döda dig.) Amerikanska jättevarelser kommer bara att behöva sitta på ett ställe och se partiklarna ha det roliga.
- 18 Times Quantum partiklar blåste våra sinnen
- Vad är det? Din fysik frågor besvarade
- Twisted Physics: 7 Mind-Blowing fynd
ursprungligen publicerad på Live Science.
Senaste nytt