Фізики перевели тисячі атомів у стан "кота Шредінгера", наблизивши квантовий світ до реальності

Такий успіх наближає науку до розуміння межі між мікросвітом та нашою повсякденною реальністю, відкриваючи шлях до вивчення властивостей складних біологічних молекул, пояснює Live Science.

Дивіться також Між твердим і рідким: фізики вперше зафіксували на камеру дивний стан матерії

Як вдалося зафіксувати квантову поведінку великих об'єктів?

Річ у тім, що у квантовому вимірі частинки мають дивовижну здатність перебувати у кількох місцях одночасно. Це явище називають суперпозицією.

До чого тут Шредінгер і кіт? Відомий фізик Ервін Шредінгер порівнював цей стан із котом у закритій коробці, де знаходиться флакон із отрутою, що відкривається у разі розпаду радіоактивного джерела. Поки коробку не відкриють, кіт вважається і живим, і мертвим одночасно (що згодом стало популярним мемом). Лише безпосереднє спостереження змушує систему обрати один конкретний стан. Аналогічно, об'єкти на квантовому рівні поводяться і як частинки, і як хвилі, доки за ними не встановлять нагляд.

Зазвичай такі ефекти асоціюють лише з мікросвітом, наприклад, електронами чи фотонами. Причиною того, що ми не бачимо суперпозиції в повсякденному житті, є процес декогеренції – постійна взаємодія об'єктів із навколишнім середовищем, яка змушує їх "обирати" одне місце.

Що побачили науковці?

Провідний автор дослідження Себастьян Педаліно з Віденського університету зауважив, що квантова механіка не встановлює теоретичних меж для розмірів тіл, тому його команда вирішила перевірити це експериментально. Науковці перетворили кілька грамів натрію на промінь наночастинок і спрямували їх крізь надзвичайно вузьку щілину.

Експеримент тривав два роки, протягом яких прилади фіксували лише прямі лінії, що не давало жодних конкретних висновків. Проте одного разу пізно ввечері на детекторі з'явилася характерна інтерференційна картина – це було беззаперечним доказом того, що частинки натрію почали поширюватися як хвилі.

Себастьян Педаліно згадує, що цей момент був неймовірним; він одразу зателефонував професору, і вони продовжували вимірювання до третьої години ночі, поки не вичерпався весь запас натрію.

У результаті фізики зафіксували показник макроскопічності на рівні 15,5, що на порядок перевищує попередній світовий рекорд.

Важливо! Дослідження, оприлюднене в журналі Nature, демонструє, що межа між квантовим і класичним світами стає дедалі прозорішою.

Це відкриття створює фундамент для майбутніх тестів із вірусами чи білками, дозволяючи вивчати їхні фізичні властивості через призму квантових явищ.

Науковці все глибше занурються в квантовий світ, який дає зовсім інше уявлення про звичні нам речі. Це дозволяє нам по-новому вивчати довкілля та світ та отримувати раніше не бачені результати та знання.