Ilgą laiką buvo manoma, kad kvantinės mechanikos dėsniai galioja tik mažiems objektams, pavyzdžiui, fotonams. Tačiau fizikai įrodė, kad labai dideli kūnai (pagal molekulinio pasaulio standartus) gali laikytis šių taisyklių.
Tikriausiai ne kartą esate girdėję apie minčių eksperimentą, kurį kadaise suformulavo austrų fizikas Erwinas Schrödingeris - tą patį su katinu, dėžute ir radioaktyviu izotopu. Remiantis eksperimentinėmis sąlygomis, katė gali būti negyva ir negyva tuo pačiu metu, tai yra tam tikros kvantinės neapibrėžties - „superpozicijos“- būsenoje. Na, mokslininkai nenešė kačių į dėžes, jie tiesiog atliko tą patį eksperimentą su didžiule 2000 atomų molekule.
- „Salik.biz“
Kvantinė superpozicija buvo išbandyta daugybę kartų mažose sistemose, o fizikai sėkmingai įrodė, kad atskiros dalelės gali būti dviejose vietose tuo pačiu metu. Tačiau panašiu mastu tokio tipo eksperimentai niekada nebuvo daromi anksčiau.
Šis eksperimentas leidžia tyrėjams patikslinti kvantinės mechanikos hipotezes ir geriau suprasti, kaip iš tikrųjų veikia ši paslaptinga fizikos šaka - taip pat, kaip kvantinės mechanikos dėsniai derinami su labiau tradiciniais, didesnio masto klasikinės fizikos įstatymais. „Mūsų rezultatai rodo puikų sutikimą su kvantų teorija ir negali būti paaiškinti klasikine fizika“, - teigia tyrėjai savo dokumente.
Visų pirma, naujasis tyrimas apima Schrödingerio lygtį, kuri apibūdina, kaip net atskiros dalelės gali elgtis kaip bangos ir atsirasti keliose vietose tuo pačiu metu. Lengviausias būdas apibūdinti jų sąveiką yra panašūs į tvenkinį, į kurį įmetate kelis akmenis iš karto.
Norėdami įrodyti savo hipotezę, mokslininkai surengė eksperimentą su dviem plyšiais - tai patirtis, gerai žinoma kvantų fizikams. Paprastai ją sudaro atskirų šviesos dalelių (fotonų) projekcija per du plyšius. Jei fotonai veiktų kaip dalelės, tai šviesos projekcija į kitą pusę parodytų tik vieną juostelę. Tačiau iš tikrųjų iš kitos pusės projektuojama šviesa rodo trikdžių modelį - daug juostų, kurios sąveikauja kaip bangos. Kaip matote, įrodymui net nereikia ypač jautrios techninės įrangos.
Eksperimento schema.
Mums atrodo, kad fotonai yra dviejose vietose tuo pačiu metu, kaip ir Schrödingerio katė. Tačiau, kaip daugelis žmonių žino, katė yra dviejose būsenose, kol neturi išorinio stebėtojo. Atidarius dėžę, katės būklė tampa tikra - ji gyva arba negyva.
Reklaminis vaizdo įrašas:
Tas pats ir su fotonais. Kai tik žmogus išmatuoja arba stebi šviesą, superpozicija išnyksta ir fotono būsena yra fiksuota. Tai yra viena iš pagrindinių visų kvantinės mechanikos paslapčių.
Tyrėjai pakartojo eksperimentą dviem plyšiais, tačiau vietoj fotonų jie naudojo elektronus, atomus ir mažas molekules. Bet dabar fizikai parodė, kad didžiulės molekulės laikosi tų pačių taisyklių! Komanda panaudojo didžiulius atomų rinkinius, sudarytus iš 2 000 „dalių“, kad sukurtų kvantinius trukdžių modelius, tarsi jie elgtųsi kaip bangos ir būtų daugiau nei vienoje vietoje tuo pačiu metu.
Šios kolosalios molekulės yra žinomos kaip „oligotetrafenilporfirinai, praturtinti fluoroalkilsulfanilo grandinėmis“, ir kai kurios iš jų 25 000 kartų viršijo vandenilio atomų masę. Bet didėjant molekulių dydžiui, jie taip pat tampa ne tokie stabilūs, todėl mokslininkai galėjo juos trikdyti tik septynis milisekundžius vienu metu, naudodamiesi naujai sukurta įranga - bangos materijos interferometru. Turi būti atsižvelgiama į tokius veiksnius kaip Žemės sukimasis ir pačių atomų gravitacinis patrauklumas. Na, darbas buvo to vertas.
Dabar mes žinome, kad kvantinės mechanikos taisyklės galioja ne tik mažiems objektams, pavyzdžiui, fotonams, bet ir daug didesniems kūnams. Ankstesnis įrašas buvo tik 800 atomų molekulė - buvo manoma, kad tai yra riba, po kurios, vietoje kvantinės fizikos įstatymų, pradeda veikti klasikinės fizikos įstatymai. Tačiau tai dar ne pabaiga: komanda įsitikinusi, kad labai greitai ji sugebės iškelti naują rekordą.
Vasilijus Makarovas
