„Котката на Шрьодингер“ порасна: Учените сведоха квантовите явления до размерите на съвременните транзистори

Учените не могат да кажат къде точно свършва класическата физика и къде започва квантовата. Квантовите свойства са потвърдени за елементарните частици (електрони и атоми), както и за отделни молекули. Прочутият експеримент с два процепа със светлина (фотони) е проведен още през 1801 година, когато до формулирането на постулатите на квантовата механика са оставали около 100 години.

Чудесата обаче не свършват дотук – квантовият свят отново изненадва, разширявайки границите си.

Учени от Виенския университет проведоха аналог на опита с два процепа за сравнително големи частици метал, за които иначе не би могло да се подозира, че притежават квантови свойства. Въпреки това експериментът показа, че наночастиците на натрий с размери около 8 нанометра (nm), което е сравнимо с елементите на съвременните транзистори, могат да бъдат едновременно „тук и там“, проявявайки вълнова интерференция, както фотоните в експеримента с два процепа на Юнг преди 225 години.

Изследователите подготвиха клъстери от 5000-10 000 охладени натриеви атоми с диаметър около 8 нанометра и маса над 170 000 а.е.м. (атомни масови единици), което например е значително повече от масата на повечето протеини. Тези частици бяха пропуснати през набор от три дифракционни решетки, образувани от ултравиолетови лазерни лъчи под формата на стоящи вълни, за да се създаде суперпозиция на възможните траектории. В резултат на това в края на набора се появи ясна интерференционна картина, което беше пряк признак, че вълновата функция на центъра на масата на тези наночастици се разпространява по няколко траектории едновременно. Всички наблюдения бяха математически потвърдени в рамките на квантовата механика.

Феноменът, наблюдаван в експеримента често се нарича от учените „състояние на котката на Шрьодингер“, тъй като частицата в квантова суперпозиция всъщност се намира едновременно на различни места до момента на регистрацията. Аналогията с менталния експеримент на Ервин Шрьодингер подчертава, че квантовите явления могат да се проявяват и в макроскопичния свят. Очевидно е, че законите на квантовата механика продължават да действат в нови мащаби, чиито граници учените току-що разшириха около 10 пъти в сравнение с предишните експерименти в тази област. Вероятно това не е пределът. А това е и начинът за използване на квантовите явления с практическа полза в бъдеще.