Tim Univerziteta u Beču je pokazao da nanočestica prečnika ~8 nm, sastavljena od približno 7.000 atoma natrijuma (≈170.000 amu), može biti u kvantnoj superpoziciji. Eksperiment MUSCLE interferometrom proizveo je jasne interferencione obrasce i izmerio macroscopicity μ = 15.5 — oko deset puta više nego u ranijim eksperimentima. Otkriće, objavljeno u Nature, pomera granicu između kvantnog i klasičnog sveta i ima implikacije za nanotehnologiju i teorijska pitanja dekoherencije.
Naučnici Otkriли „Šrodingerov Mačak“ Od ~7.000 Atoma — Kvantna Superpozicija Na Skali Tranzistora
Experts Just Spotted a Humongous Schrödinger’s CatClara Lopes Novo - Getty Images
Prema savremenom razumevanju, stvarnost se deli na dve domene: klasičnu fiziku koja objašnjava svakodnevne pojave i kvantnu fiziku koja vlada mikrosvetom i često protivureči intuiciji. Jedno od najzagonetnijih svojstava kvantne mehanike je superpozicija, u kojoj čestice poput fotona i pojedinačnih atoma mogu istovremeno pokazivati osobine čestice i talasa.
Šta su istraživači otkrili
Tim sa University of Vienna pokazao je da relativno velika nanočestica — klaster natrijumovih atoma prečnika oko 8 nanometara — može biti u kvantnoj superpoziciji. Klaster je imao masu približno 170.000 amu, što odgovara otprilike 7.000 atoma natrijuma (istraživani raspon klastera bio je od 5.000 do 10.000 atoma). Ovaj rezultat daje vrednost macroscopicity μ = 15.5, oko deset puta veću od ranijih sličnih eksperimenata. Rad je objavljen u časopisu Nature.
Kako su izmerili superpoziciju
Istraživači su upotrebili MUlti-Scale CLuster Interference Experiment (MUSCLE) — interferometar koji šalje klastere kroz tri difrakcione rešetke oblikovane ultraljubičastim laserskim zracima. Prva rešetka omogućava visoku prostornu selekciju (naznačeno kao period od jedne desetihiljadite milimetra), a preciznim vođenjem klastera tim je mogao da proveri da li on gubi čestičnu prirodu i rasteže se kao talas.
Ako klaster deluje kao talas i prolazi kroz više proreza istovremeno, na izlazu interferometra nastaje interferencioni obrazac — jasna oznaka superpozicije. Upravo takve obrasce tim je registrovao, što potvrđuje talasno ponašanje nanočestice.
"Intuitivno biste očekivali da se tako velika grudva metala ponaša klasično. Činjenica da i dalje interferira pokazuje da kvantna mehanika važi i na ovoj skali i da ne zahteva alternativne modele,"
Zašto je ovo važno
Ovo otkriće pomera granicu između kvantnog i klasičnog sveta i postavlja pitanja o tome gde i zašto kvantne osobine prestaju da važe kako sistemi postaju veći. Pokazivanje superpozicije kod objekata veličine modernih tranzistora otvara vrata daljim eksperimentima sa još većim česticama i može imati praktične implikacije za razvoj nanotehnologije i kvantnih uređaja.
Tim je istovremeno naglasio da su potrebna dalja istraživanja kako bi se bolje razumeli uticaji okoline, greške merenja i druge dekoherencijske mehanizme koji ograničavaju kvantna svojstva u većim sistemima.
Ključne reference: publikacija u Nature, eksperiment MUSCLE, intervju za Live Science i izjave članova tima.
Pomozite nam da budemo bolji.
