Дослідники з Університету Відня продемонстрували, що навіть відносно великі металеві частинки можуть поводитися за законами квантової механіки та існувати одразу в кількох станах. Йдеться про наночастинки натрію, які складаються з тисяч атомів і все одно проявляють квантову «подвійну природу»
Фото: unsplash.com
У класичному світі об’єкти мають чітке положення та рухаються передбачувано. Натомість квантова теорія стверджує, що матерія може поводитися і як частинка, і як хвиля. Це вже підтверджували експерименти з електронами та молекулами, але нова робота поширює ці властивості на значно більші об’єкти.
Команда під керівництвом Маркуса Арндта та Штефана Герліха використала кластери натрію діаметром близько 8 нм і масою понад 170 000 атомних одиниць — це більше, ніж у більшості білків. Попри це, вчені зафіксували чітку інтерференцію — ключову ознаку хвильової поведінки.
Експеримент передбачав пропускання частинок через три дифракційні решітки, сформовані ультрафіолетовими лазерами. Така конфігурація переводила частинки у стан суперпозиції — вони могли одночасно рухатися кількома шляхами. Коли ці шляхи перекривалися, виникав характерний інтерференційний візерунок, який підтверджує квантову природу явища.
Читайте також: Суперкомп’ютер NASA назвав дату, коли зникне життя на Землі
«Інтуїтивно очікуєш, що настільки велика частинка металу поводитиметься як класичний об’єкт», — зазначив автор дослідження Себастіан Педаліно. За його словами, результати показують, що квантова механіка залишається чинною навіть на цьому рівні та не потребує альтернативних моделей.
Фізики порівнюють ефект із відомим парадоксом «кота Шредінгера», де об’єкт одночасно перебуває у двох станах. У цьому випадку — це «металевий шматок», який одночасно є і «тут», і «не тут».
Дослідження також встановило новий рекорд так званої «макроскопічності» — показника, що оцінює масштаб квантових ефектів. Значення μ = 15,5 приблизно у десять разів перевищує попередні результати. Для порівняння, щоб досягти такого рівня з електронами, потрібно було б утримувати їх у суперпозиції близько 100 млн років, тоді як у цьому експерименті це вдалося зробити за частки секунди.
Науковці планують розширити дослідження на ще більші частинки та різні матеріали. Крім фундаментального значення, розроблений інтерферометр уже демонструє високу чутливість і може використовуватися для надточних вимірювань — зокрема електричних, магнітних і оптичних властивостей наночастинок.
Це відкриває нові можливості для нанотехнологій і допомагає краще зрозуміти, чому квантовий світ виглядає таким незвичним, тоді як у повсякденному житті ми бачимо цілком передбачувану фізику.
Ознайомтеся з іншими популярними матеріалами:
Що станеться, якщо Земля раптово перестане обертатися — учені
Повені, посухи та пожежі: учені попереджають про невідворотні зміни клімату
Учені вигадали як зробити Марс придатним для життя всього за 15 років
За матеріалами scitechdaily.com.
Telegram 
Viber 