Физики перевели тысячи атомов в состояние "кота Шредингера", приблизив квантовый мир к реальности

Такой успех приближает науку к пониманию пониманию границы между микромиром и нашей повседневной реальностью, открывая путь к изучению свойств сложных биологических молекул, объясняет Live Science.

Смотрите также Между твердым и жидким: физики впервые зафиксировали на камеру странное состояние материи

Как удалось зафиксировать квантовое поведение больших объектов?

Дело в том, что в квантовом измерении частицы имеют удивительную способность находиться в нескольких местах одновременно. Это явление называется суперпозицией.

При чем здесь Шредингер и кот? Известный физик Эрвин Шредингер сравнивал это состояние с котом в закрытой коробке, где находится флакон с ядом, открывающийся в случае распада радиоактивного источника. Пока коробку не откроют, кот считается и живым, и мертвым одновременно (что впоследствии стало популярным мемом). Только непосредственное наблюдение заставляет систему выбрать одно конкретное состояние. Аналогично, объекты на квантовом уровне ведут себя и как частицы, и как волны, пока за ними не установят наблюдение.

Обычно такие эффекты ассоциируют только с микромиром, например, электронами или фотонами. Причиной того, что мы не видим суперпозиции в повседневной жизни, является процесс декогеренции – постоянное взаимодействие объектов с окружающей средой, которая заставляет их "выбирать" одно место.

Что увидели ученые?

Ведущий автор исследования Себастьян Педалино из Венского университета заметил, что квантовая механика не устанавливает теоретических границ для размеров тел, поэтому его команда решила проверить это экспериментально. Ученые превратили несколько граммов натрия в луч наночастиц и направили их сквозь чрезвычайно узкую щель.

Эксперимент длился два года, в течение которых приборы фиксировали только прямые линии, что не давало никаких конкретных выводов. Однако однажды поздно вечером на детекторе появилась характерная интерференционная картина – это было неоспоримым доказательством того, что частицы натрия начали распространяться как волны.

Себастьян Педалино вспоминает, что этот момент был невероятным; он сразу позвонил профессору, и они продолжали измерения до трех часов ночи, пока не иссяк весь запас натрия.

В результате физики зафиксировали показатель макроскопичности на уровне 15,5, что на порядок превышает предыдущий мировой рекорд.

Важно! Исследование, обнародовано в журнале Nature, демонстрирует, что граница между квантовым и классическим мирами становится все более прозрачной.

Это открытие создает фундамент для будущих тестов с вирусами или белками, позволяя изучать их физические свойства через призму квантовых явлений.

Ученые все глубже погружаются в квантовый мир, который дает совсем другое представление о привычных нам вещах. Это позволяет нам по-новому изучать окружающую среду и мир и получать ранее не виданные результаты и знания.