Τα γιγαντιαία μόρια μπορούν να βρίσκονται σε δύο μέρη ταυτόχρονα, χάρη στην κβαντική φυσική.
Αυτό είναι κάτι που οι επιστήμονες έχουν γνωρίσει εδώ και καιρό είναι θεωρητικά αληθές βασισμένο σε μερικά γεγονότα: Κάθε σωματίδιο ή ομάδα σωματιδίων στο σύμπαν είναι επίσης ένα κύμα - ακόμη και μεγάλα σωματίδια, ακόμα και βακτήρια, ακόμη και ανθρώπινα όντα, ακόμη και πλανήτες και αστέρια. Και τα κύματα καταλαμβάνουν πολλαπλά μέρη στο διάστημα ταυτόχρονα. Έτσι, κάθε κομμάτι της ύλης μπορεί επίσης να καταλαμβάνει δύο θέσεις ταυτόχρονα. Οι φυσικοί ονομάζουν αυτό το φαινόμενο "κβαντική υπέρθεση", και για δεκαετίες, έχουν αποδείξει ότι χρησιμοποιεί μικρά σωματίδια.
Αλλά τα τελευταία χρόνια, οι φυσικοί έχουν αυξήσει τα πειράματά τους, επιδεικνύοντας την κβαντική υπέρθεση χρησιμοποιώντας μεγαλύτερα και μεγαλύτερα σωματίδια. Τώρα, σε μια δημοσίευση που δημοσιεύθηκε στις 23 Σεπτεμβρίου στο περιοδικό Nature Physics, μια διεθνής ομάδα ερευνητών έχει προκαλέσει μόριο που αποτελείται από μέχρι 2.000 άτομα να καταλαμβάνουν δύο θέσεις την ίδια στιγμή.
Για να το απομακρύνουν, οι ερευνητές έχτισαν μια περίπλοκη, εκσυγχρονισμένη έκδοση μιας σειράς πασίγνωστων παλιών πειραμάτων που κατέδειξαν πρώτα την κβαντική υπέρθεση.
Οι ερευνητές γνώριζαν εδώ και καιρό ότι το φως, που πυροβόλησε μέσα από ένα φύλλο με δύο σχισμές σε αυτό, θα δημιουργούσε ένα πρότυπο παρεμβολής ή μια σειρά από ελαφριές και σκοτεινές κρόσσες στον τοίχο πίσω από το φύλλο. Αλλά το φως έγινε κατανοητό ως ένα μάζα κύμα, όχι κάτι κατασκευασμένο από σωματίδια, οπότε αυτό δεν ήταν έκπληξη. Ωστόσο, σε μια σειρά διάσημων πειραμάτων στη δεκαετία του 1920, οι φυσικοί έδειξαν ότι τα ηλεκτρόνια που τροφοδοτούνται μέσω λεπτών μεμβρανών ή κρυστάλλων θα συμπεριφερόταν με παρόμοιο τρόπο, σχηματίζοντας πρότυπα όπως το φως στον τοίχο πίσω από το υλικό διάθλασης.
Αν τα ηλεκτρόνια ήταν απλά σωματίδια και έτσι μπορούσαν να καταλάβουν μόνο ένα σημείο στο διάστημα κάθε φορά, θα σχηματίσουν δύο λωρίδες, περίπου το σχήμα των σχισμών, στον τοίχο πίσω από την ταινία ή το κρύσταλλο. Αντ 'αυτού, τα ηλεκτρόνια χτύπησαν αυτόν τον τοίχο σε πολύπλοκα σχέδια υποδηλώνοντας ότι τα ηλεκτρόνια είχαν παρεμβαίνει στον εαυτό τους. Αυτό είναι ένα προειδοποιητικό σημάδι ενός κύματος. σε μερικές θέσεις, οι κορυφές των κυμάτων συμπίπτουν, δημιουργώντας φωτεινότερες περιοχές, ενώ σε άλλες θέσεις, οι κορυφές συμπίπτουν με γούρνες, έτσι ώστε οι δύο να ακυρώνονται ο ένας τον άλλον και να δημιουργούν μια σκοτεινή περιοχή. Επειδή οι φυσικοί ήδη γνώριζαν ότι τα ηλεκτρόνια είχαν μάζα και ήταν σίγουρα σωματίδια, το πείραμα έδειξε ότι η ύλη λειτουργεί τόσο ως μεμονωμένα σωματίδια όσο και ως κύματα.
Αλλά είναι ένα πράγμα να δημιουργήσετε ένα μοτίβο παρεμβολών με ηλεκτρόνια. Το να το κάνεις με γιγαντιαία μόρια είναι πολύ πιο δύσκολο. Μεγαλύτερα μόρια έχουν λιγότερο εύκολα εντοπισμένα κύματα, επειδή τα πιο μαζικά αντικείμενα έχουν μικρότερα μήκη κύματος που μπορούν να οδηγήσουν σε δυσδιάκριτα πρότυπα παρεμβολής. Και αυτά τα σωματίδια των 2.000 ατόμων έχουν μήκος κύματος μικρότερο από τη διάμετρο ενός μόνο ατόμου υδρογόνου, οπότε το πρότυπο παρεμβολής τους είναι πολύ λιγότερο δραματικό.
Για να καταργήσουν το πείραμα διπλής σχισμής για μεγάλα πράγματα, οι ερευνητές έχτισαν ένα μηχάνημα που θα μπορούσε να πυροδοτήσει μια δέσμη μορίων (τα ογκώδη πράγματα που ονομάζονται "ολιγο-τετραφαινυλοπορφυρίνες εμπλουτισμένα με αλυσίδες φθοροαλκυλοσουλφανυλίου", μερικές περισσότερες από 25.000 φορές τη μάζα απλού ατόμου υδρογόνου ) μέσω μιας σειράς σχάρων και φύλλων που φέρουν πολλαπλές σχισμές. Η δέσμη είχε μήκος περίπου 6,5 πόδια (2 μέτρα). Αυτό είναι αρκετά μεγάλο ώστε οι ερευνητές έπρεπε να λογοδοτούν για παράγοντες όπως η βαρύτητα και η περιστροφή της Γης κατά το σχεδιασμό του πομπού, οι επιστήμονες έγραψαν στο έγγραφο. Διατήρησαν επίσης τα μόρια αρκετά ζεστά για ένα πείραμα κβαντικής φυσικής, οπότε έπρεπε να λογοδοτήσουν για τη θερμότητα που σπρώχνει τα σωματίδια.
Αλλά ακόμα, όταν οι ερευνητές ενεργοποίησαν την μηχανή, οι ανιχνευτές στο άλλο άκρο της δέσμης αποκάλυψαν ένα πρότυπο παρεμβολής. Τα μόρια καταλάμβαναν πολλαπλά σημεία στο διάστημα ταυτόχρονα.
Είναι ένα συναρπαστικό αποτέλεσμα, έγραψαν οι ερευνητές, αποδεικνύοντας κβαντική παρέμβαση σε μεγαλύτερες κλίμακες από ό, τι είχε εντοπιστεί ποτέ.
"Η επόμενη γενιά πειραμάτων κύματος ύλης θα ωθήσει τη μάζα σε τάξη μεγέθους", γράφουν οι συγγραφείς.
Επομένως, ακόμα μεγαλύτερες διαδηλώσεις κβαντικών παρεμβολών έρχονται, αν και πιθανότατα δεν θα είναι δυνατόν να πυροβόλησε κάποιος με συμβολόμετρο οποτεδήποτε σύντομα. (Πρώτα απ 'όλα, το κενό στο μηχάνημα θα σας σκοτώσει πιθανώς.) Τα γιγαντιαία όντα θα πρέπει απλώς να κάθονται σε ένα μέρος και να παρακολουθήσουν τα σωματίδια να έχουν όλη τη διασκέδαση.
