Физики из Венского университета и Университета Дуйсбурга-Эссена впервые смогли продемонстрировать квантовое поведение металлических наночастиц, состоящих из тысяч атомов. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature.
Читайте: В Госдуме готовят новые запреты: что изменится уже в ближайшее время
В ходе эксперимента ученые изучали кластеры натрия размером около восьми нанометров. По своим размерам они сопоставимы с современными транзисторами. Каждая такая металлическая наночастица содержала от пяти до десяти тысяч атомов и имела массу более 170 тысяч атомных единиц, что превышает массу большинства белков.
Несмотря на сравнительно крупные размеры, частицы проявили свойства, характерные для квантового мира. Исследователи зафиксировали, что объекты способны вести себя одновременно как частицы и как волны.
Ведущий автор исследования, аспирант Венского университета Себастьян Педалино отметил, что интуитивно столь крупный металлический объект должен был бы подчиняться законам классической физики. Однако результаты эксперимента показали, что квантовая механика продолжает работать даже на таком масштабе.
Для проведения опыта физики охладили кластеры натрия и направили их через систему из трех дифракционных решеток, созданных с помощью ультрафиолетовых лазеров. Первый лазер перевел частицы в состояние квантовой суперпозиции, при котором объект может одновременно существовать сразу в нескольких возможных положениях.
Позже различные варианты траектории наночастиц наложились друг на друга и сформировали интерференционную картину — характерное чередование полос, свидетельствующее о волновом поведении материи.
Авторы исследования сравнили полученный эффект с известным мысленным экспериментом Эрвина Шредингера о коте, который до момента наблюдения одновременно считается живым и мертвым. В новом эксперименте металлические наночастицы фактически находились «одновременно здесь и не здесь».
По словам ученых, работа стала одним из наиболее строгих испытаний квантовой механики для сравнительно крупных объектов. Исследователи утверждают, что уровень проверки квантовой теории оказался примерно на порядок выше по сравнению с предыдущими подобными экспериментами.
Разработанная технология может иметь и практическое применение. Созданный физиками интерферометр способен фиксировать чрезвычайно слабые силы порядка 10⁻²⁶ ньютона. В перспективе это может использоваться при создании сверхточных сенсоров и новых нанотехнологий.
Читайте также:
- Новые правила ЖКХ вступили в силу: россиянам грозит перерасчет платежей с 1 мая
- Минздрав готовит жесткие ограничения: россиянам могут сократить больничные
- Новое исследование разрушило главный миф о силе любви и частоте секса
