Vědci umístili malý kus kovu na dvě místa najednou v rekordním kvantovém experimentu

Foto: AI/ScienceDaily

Úvod do kvantového experimentu

Vědci z Univerzity ve Vídni dosáhli průlomového úspěchu v oblasti kvantové fyziky. Dokázali, že malé kovové částice mohou existovat na více místech současně, což posouvá hranice kvantové podivnosti na zcela novou úroveň.

Autor původního článku: redakce

Průběh a význam experimentu

Experiment, který byl publikován v časopise Nature, ukázal, že kovové nanočástice složené z tisíců atomů sodíku stále vykazují kvantové chování, přestože jsou mnohem větší a těžší než částice obvykle používané v podobných experimentech. Tento úspěch představuje jeden z nejsilnějších testů kvantové mechaniky na škálách blížících se makroskopickému světu.

Kvantová fyzika popisuje svět, kde se hmota může chovat jako částice i jako vlna. Vědci opakovaně potvrdili toto neobvyklé chování u elektronů, atomů a malých molekul pomocí interferenčních a dvojitých štěrbinových experimentů. V běžném životě se však zdá, že obyčejné objekty, jako jsou kameny nebo kuličky, následují předvídatelné zákony klasické fyziky.

Technika a výsledky experimentu

Tým z Vídně, vedený Markusem Arndtem a Stefanem Gerlichem, rozšířil tyto kvantové efekty na mnohem větší kovové nanočástice poprvé. Sodíkové shluky použité v experimentu měřily přibližně 8 nanometrů a měly hmotnost přesahující 170 000 atomových hmotnostních jednotek. I při této velikosti částice stále produkovaly měřitelnou kvantovou interferenci.

„Intuitivně by člověk očekával, že tak velký kus kovu se bude chovat jako klasická částice,“ říká hlavní autor a doktorand Sebastian Pedalino. „Skutečnost, že stále interferuje, ukazuje, že kvantová mechanika je platná i v tomto měřítku a nevyžaduje alternativní modely.“

Budoucí aplikace a výzkum

Výzkum může pomoci vědcům pochopit, proč kvantové efekty dominují mikroskopickému světu, zatímco každodenní objekty se jeví jako normální a klasické. Tým plánuje zkoumat ještě větší částice a další materiály v budoucích studiích, což by mohlo posunout tyto testy o několik řádů dále.

Vídeňský interferometr také funguje jako extrémně přesný senzor síly schopný detekovat síly tak malé jako 10^-26 N. Výzkumníci říkají, že budoucí verze by mohly být ještě citlivější, což by otevřelo možnosti pro vysoce přesné měření elektrických, magnetických a optických vlastností v izolovaných nanočásticích.

Výzkum byl financován Gordon & Betty Moore Foundation a Fonds zur Förderung Wissenschaftlicher Forschung.