Multă vreme, s-a crezut că legile mecanicii cuantice se aplică numai obiectelor minuscule precum fotonii. Cu toate acestea, fizicienii au dovedit că corpurile foarte mari (după standardele lumii moleculare) pot respecta aceste reguli.
Probabil ați auzit de mai multe ori despre experimentul de gândire care a fost formulat odată de fizicianul austriac Erwin Schrödinger - același cu o pisică, o cutie și un izotop radioactiv. Conform condițiilor experimentale, o pisică poate fi simultan moartă și nu moartă, adică se află într-o stare de incertitudine cuantică - „superpoziție”. Ei bine, oamenii de știință nu au pus pisicile în cutii, ci au condus același experiment cu o moleculă uriașă de 2.000 de atomi.
Superpoziția cuantică a fost testată de nenumărate ori pe sisteme mici, iar fizicienii au demonstrat cu succes că particulele individuale pot fi în două locuri în același timp. Dar la o scară similară, acest tip de experiment nu a mai fost făcut până acum.
Acest experiment permite cercetătorilor să rafineze ipotezele mecanicii cuantice și să înțeleagă mai bine modul în care această ramură misterioasă a fizicii funcționează de fapt - precum și modul în care legile mecanicii cuantice se combină cu legile mai tradiționale, pe scară mai mare ale fizicii clasice. „Rezultatele noastre arată un acord excelent cu teoria cuantică și nu pot fi explicate din punct de vedere al fizicii clasice”, susțin cercetătorii în lucrarea lor.
În special, noua cercetare include ecuația Schrödinger, care descrie modul în care chiar și particulele individuale se pot comporta ca undele și apar în mai multe locuri în același timp. Cel mai simplu mod de a descrie interacțiunea lor este ca ondulările într-un iaz în care ai aruncat mai multe pietre simultan.
Pentru a-și demonstra ipoteza, oamenii de știință au pus la punct un experiment cu două fante - o experiență bine cunoscută fizicienilor cuantici. De obicei, constă în proiectarea particulelor individuale de lumină (fotoni) prin două fante. Dacă fotonii ar acționa doar ca particule, proiecția rezultată a luminii spre cealaltă parte ar arăta o singură bandă. Dar, în realitate, lumina proiectată pe cealaltă parte prezintă un model de interferență - multe benzi care interacționează ca undele. După cum vedeți, dovada nu necesită chiar un hardware super sensibil.
Schema experimentului.
Ni se pare că fotonii sunt în două locuri în același timp, precum pisica lui Schrödinger. Dar, după cum știe multe persoane, o pisică se află în două state până când are un observator din afară. Când cutia este deschisă, starea pisicii devine certă - este vie sau moartă.
Video promotional:
La fel este și fotonii. Imediat ce lumina este măsurată sau observată direct de o persoană, suprapoziția dispare și starea fotonului este fixată. Acesta este unul dintre principalele mistere din centrul tuturor mecanicii cuantice.
Cercetătorii au repetat experimentul cu două fante, dar în loc să folosească fotoni, au folosit electroni, atomi și molecule mici. Acum, fizicienii au arătat că moleculele uriașe respectă aceleași reguli! Echipa a folosit asamblări uriașe de atomi formate din 2.000 de „părți” pentru a crea tipare de interferență cuantică, de parcă s-ar comporta ca niște valuri și s-ar afla în mai multe locuri în același timp.
Aceste molecule colosale sunt cunoscute sub numele de "oligoterafenilporfinirine îmbogățite în lanțurile fluoroalchilsulfanil", iar unele dintre ele au fost de 25.000 de ori mai mari decât masa atomilor de hidrogen. Dar, pe măsură ce moleculele cresc ca mărime, ele devin și mai puțin stabile, astfel încât oamenii de știință nu au reușit decât să intervină cu ele timp de șapte milisecunde simultan, folosind un echipament nou dezvoltat - un interferometru al materiei de undă. Chiar și factori precum rotația Pământului și atracția gravitațională a atomilor au trebuit să fie luați în considerare. Ei bine, munca a meritat.
Știm acum că regulile mecanicii cuantice se aplică nu numai obiectelor minuscule precum fotonii, ci și corpurilor mult mai mari. Înregistrarea anterioară era o moleculă de doar 800 de atomi - se credea că aceasta este limita după care, în loc de legile fizicii cuantice, legile fizicii clasice încep să funcționeze. Dar acesta nu este sfârșitul: echipa este sigură că foarte curând va putea să stabilească un nou record.
Vasily Makarov
