Физичари су ставили хиљаде атома у стање „Шредингерове мачке“ – оборивши рекорд за најмакроскопскији објекат који се посматра у квантном стању.
У новој студији, истраживачи су приметили наночестице од 7.000 атома натријума које делују као кохезивни талас, гурајући чудан свет квантне механике до нових граница. Надовезујући се на ово истраживање, будући експерименти би коначно могли да доведу биолошке молекуле у квантно стање, отварајући нове начине да се истраже њихова физичка својства.
И овде и тамо
У квантном царству, честице могу бити и овде и тамо. Ова чудна појава је позната као квантна суперпозиција.
Квантни физичар Ервин Шредингер је ово упоредио са стављајући мачку у запечаћену кутију са бочицом отрова која ће бити пуштена када се радиоактивни извор распадне, што значи да мачка може бити убијена у било ком тренутку након што је кутија запечаћена. Ово ставља мачку у суперпозицију да је и мртва и жива. Само ако се кутија отвори и мачка се посматра, суперпозиција се сруши и мачка се дефинише као или мртва или жива.
Невероватно, овако се понашају честице на квантној скали; налазе се на више места истовремено и делују и као честица и као талас док се не посматрају.
Овај бизарни свет поставља питање: где је граница између квантног света и оног који свакодневно посматрамо? У ком тренутку честица почиње да се понаша као талас?
Разлог зашто не видимо квантну суперпозицију свуда око нас је процес који се зове декохеренција. Ако нешто у квантној суперпозицији ступи у интеракцију са својим окружењем, оно ће се декохерирати и више неће бити и овде и тамо; уместо тога, биће приморан на једно место. Већи објекти су у сталној интеракцији са својим окружењем, тако да не могу да одрже квантну суперпозицију. Дакле, прави изазов када покушавате да посматрате веће честице које делују као талас јесте да их изолујете како би могле да остану у кохерентној квантној суперпозицији.
Трагање за сметњом
За нову студију, Педалино је покушао да посматра велике наночестице натријума у квантној суперпозицији. Да би то урадио, он и његов тим су претворили неколико грама натријума у сноп наночестица, које је затим усмерио у уски прорез.
Ако је наночестица натријума била у квантној суперпозицији, то би значило да се шири попут таласа након проласка кроз прорез. Ово би онда произвело образац интерференције. Међутим, ако би се декохерирао и почео да се понаша као нормална честица, натријум би прошао право кроз прорез и тим би видео равну линију.
„Две године сам гледао равне линије“, рекао је Педалино. „Покушавали смо да видимо образац интерференције, али смо имали равне линије. И на крају, равна линија није од велике помоћи, јер је неуверљива.“
Коначно, једна линија коју су видели на детектору се проширила и постала непогрешиви образац интерференције који је значио да се наночестице натријума понашају и као честице и као таласи.
Тај тренутак је био невероватан“, рекао је Педалино. „Било је већ касно у ноћ, и позвао сам свог професора. И он се вратио у лабораторију и вршили смо мерења до 3 сата ујутру, када нам је понестало натријума.
Тим је утврдио да је „макроскопност“ – величина која описује колико квантни објекат гура у класични свет – наночестица натријума 15,5, што је за ред величине премашило претходни рекорд макроскопности.
Ово откриће отвара врата за будуће експерименте у којима би научници могли да посматрају биолошке материјале, попут вируса или протеина, у квантној суперпозицији. Експеримент представља велики корак напред и овај чудни квантни феномен примамљиво приближава стварном свету.
