Доказаха, че биологичната молекула има свойствата на квантова вълна

Нов научен експеримент разкри пътя към нова ера за квантовата биология. Австрийски физици за първи път наблюдава квантова интерференция на верига от 15 аминокиселини.

Една от загадките на квантовата механика е корпускуларно-вълновият дуализъм, според който  дадени обекти могат да проявяват както вълнови, така и корпускулярни свойства – тоест да се държат и като частици и като вълни. Редица експерименти доказаха, че частиците като електрон и фотон могат да взаимодействат като вълни. Но тъй като всички обекти по природа са фундаментално квантови, то те трябва да имат собствени дължини на вълните. Тоест, по принцип макро обектите също трябва да се подчиняват на закона за корпускуларно-вълновия дуализъм, пише MIT Technology Review.

Физиците още не са измислили метод за измерване на вълнообразната природа на големите обекти, но благодарение на суперкомпютрите постигат все по-големи успехи в това направление. Още през 1999 година учените показаха корпускуларно-вълновия дуализъм на молекулите на фулерена.

Армин Шайеги от австрийския университет заедно със своите колеги отиде много по-далече. Учените за първи път демонстрираха квантова интерференция за молекулите на грамицидина – природен антибиотик, съставен от 15 аминокиселини.

Това изследване постави основите на изучаването на квантовите свойства на биологичните молекули, ДНК и в съвсем близко бъдеще – на най-опростените форми на живот, като например, вирусите.

Идеята за провеждане на експеримента от екипа на Шайеги не е особено сложна: необходимо е да се създаде лъч от свръхстудени молекули на грамицидина и да се измери интерференцията на този лъч. Полученото интерференционно изображение ще бъде ясно и неоспоримо доказателство за квантовата природа на тези молекули. Но да се осъществи всичко това на практика се е оказало доста сложно.

Първият проблем е създаването на този лъч от отделни биологични молекули, които са крехки и лесно се разпадат. Вторият проблем е още по-сложен, понеже се налага да се да се измери картината на интерференция на лъча, понеже дължината на вълната на този лъч е една хилядна от размера на самата молекула. Но учените са се справили.

Резултатът е убедителен.

„Делокализацията на молекулярната кохерентност над 20 пъти превишава молекулярния размер“ – каза Армин Шайеги“. „Подобно „изместване“ на молекулите би било невъзможно, ако грамицидинът бе чиста частица. А това означава, че той проявява и вълнови свойства“.

Да си припомним, че миналата година екип от американски физици изследва молекулата на рибофлавина с помощта на квантово заплитане. Този нов метод даде възможност на учените да открият и видят нови взаимодействия в протеините. При този метод, вместо мощен лазер, който може да повреди молекулата, се използва обстрелване с няколко заплетени фотона.