2000 атомов в двух местах одновременно

02.10.2019

Группа ученых из Венского университета и университета Базеля произвела проверку принципа квантовой суперпозиции в самом крупном масштабе за всю историю существования науки. Огромные сложные молекулы, состоящие из двух тысяч атомов, были помещены в состояние суперпозиции, находясь, при этом, в двух местах одновременно, согласно причудливым законам квантовой механики. Данное достижение является весомым подтверждением проявления суперпозиции, которая является "сердцем" всех квантовых технологий, что, в свою очередь, служит серьезным ограничением для дальнейшего развития множества альтернативных теорий.

Напомним нашим читателям, что принцип суперпозиции является одним из основных "столпов" квантовой механики, который является следствием одного из фундаментальных уравнений, уравнения Шредингера. Это уравнение описывает квантовые частицы их волновыми функциями, которые очень похожи на функции, описывающие концентрические волны на поверхности воды. Однако, в отличие от волн на поверхности воды, которые являются проявлением коллективного поведения и взаимодействия множества молекул, квантовые волны могут быть связаны с отдельными частицами.

Одним из примеров волновой природы квантовых частиц является эксперимент с двумя щелями, расположенными очень близко друг к другу, через которые одновременно проходит "волна" одной частицы. Пройдя сквозь щели, волны складываются друг с другом и частица-волна снова приобретает свою целостность. Этот эффект уже был продемонстрирован по отношению к фотонам, электронам, нейтронам и даже отдельным атомам.

В своих экспериментах ученые использовали самую большую из доступных молекул C707H260F908N16S53Zn4, которая состоит в сумме из 40 тысяч протонов, нейтронов и электронов, и обладает массой, равной 25 тысячам атомных масс. Для синтеза таких молекул были использованы специальные методы, которые сделали эти молекулы достаточно стабильными, чтобы из них можно было сформировать луч, направляемый внутрь камеры со сверхглубоким вакуумом. Проверка квантовой природы таких массивных частиц потребовало использования интерферометра, длиной два метра, который имелся в распоряжении Венского университета.

Согласно одной из альтернативных теорий, которая служит своего рода мостом между классической физикой и квантовой механикой, длительность преобладания волновой функции частицы уменьшается прямо пропорционально массе этой частицы. Это, в свою очередь, ограничивает и время пребывания частицы в состоянии квантовой суперпозиции.

В своих экспериментах ученые выяснили, что огромные молекулы находились в состоянии суперпозиции на протяжении 7 миллисекунд времени, достаточно долго для того, чтобы не оставить камня на камне от указанной выше теории и от ряда других альтернативных теорий и моделей.

<< Назад: Говядина из пробирки 02.10.2019

>> Вперед: Взрывчатка повысит безопасность электрокаров 01.10.2019

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Расставание действительно может причинять физическую боль 16.09.2026

Разрыв отношений с близким человеком способно вызывать настолько сильные переживания, что привычное выражение "разбитое сердце" иногда воспринимается почти буквально. Человек может испытывать тревогу, тоску и эмоциональное напряжение, сопровождающиеся вполне реальными телесными ощущениями. Исследования работы мозга показывают, что такая связь между эмоциональными и физическими страданиями может иметь вполне определенную нейробиологическую основу. Эксперимент, позволивший изучить этот вопрос, провела команда психолога Итана Кросса из Мичиганского университета. В исследовании участвовали 40 человек, недавно переживших расставание по инициативе партнера. Все добровольцы продолжали остро реагировать на произошедшее, что позволило исследователям изучить мозговую активность в период наиболее сильных переживаний. Во время эксперимента участников помещали в аппарат магнитно-резонансной томографии. Испытуемым поочередно показывали фотографию бывшего партнера и подвергали предплечье воздей ...>>

Научно доказана невозможность создания нейтринного лазера 16.09.2026

Лазер давно перестал быть исключительно лабораторной технологией: сегодня он используется в связи, медицине, промышленности и научных исследованиях. Поэтому физики периодически предлагают необычные варианты устройств, способных работать по аналогичным принципам, но с другими типами частиц. В 2025 году появилась идея создать лазер, формирующий направленный поток нейтрино. Однако последующий теоретический анализ показал, что привлекательная на первый взгляд концепция сталкивается не просто с техническими трудностями, а с фундаментальными законами квантовой физики. Первоначальную концепцию предложили профессор Массачусетского технологического института (MIT) Джо Формаджио (Joe Formaggio) и Бен Джонс (Ben Jones) из Техасского университета в Арлингтоне. Согласно их замыслу, облако радиоактивных атомов следовало охладить до сверхнизких температур порядка нанокельвинов - миллиардных долей кельвина. В таких условиях атомы могли бы сформировать Бозе - Эйнштейновский конденсат, особое квантов ...>>

Индекс нижнего белья раскрыл состояние швейцарских почв 15.09.2026

Почва кажется обычной частью окружающего нас ландшафта, однако под ее поверхностью существует сложная экосистема, от состояния которой напрямую зависит жизнь человека. Миллиарды микроорганизмов, черви, грибы и другие обитатели почвы перерабатывают органические вещества и участвуют в круговороте питательных элементов. Чтобы привлечь внимание общества к этой мало заметной проблеме, исследователи из Цюрихского университета придумали весьма необычный эксперимент: они закопали более 2000 пар хлопкового нижнего белья в садах, на лугах, полях и газонах по всей Швейцарии. Проект получил название "Доказательство в виде нижнего белья" и представлял собой не массовую шутку, а научный эксперимент, позволяющий наглядно оценить биологическую активность почвы. Исследователи помещали хлопковые изделия в землю, а примерно через два месяца извлекали их и сравнивали степень разрушения ткани. Некоторые образцы за это время практически исчезали, оставляя лишь отдельные фрагменты швов, тогда как на други ...>>

Гибкий алмаз вырабатывает электричество 15.09.2026

Алмаз традиционно воспринимается как исключительно твердый и практически неподвижный материал, поэтому возможность получать из него электричество при механической деформации долгое время казалась невероятной. В начале XX века алмаз относили к непьезоэлектрическим материалам, то есть считалось, что при сжатии или изгибе он, в отличие от кварца, не способен создавать электрический заряд. Однако исследователи из Университета Гонконга обнаружили, что при определенных условиях это представление требует пересмотра. Проблема заключалась прежде всего в физической природе самого минерала. Обычный алмаз настолько тверд, что заметно согнуть его практически невозможно. Поэтому специалисты использовали другой подход и изготовили из алмаза чрезвычайно тонкую гибкую мембрану. После механического воздействия на такую конструкцию измерительные приборы зарегистрировали устойчивые электрические сигналы. Эксперименты неоднократно повторяли и проводили в различных условиях, чтобы исключить случайное про ...>>

Найдена химическая причина возрастных изменений запаха кожи 14.09.2026

Запах человеческого тела меняется на протяжении всей жизни, и особенно заметные изменения могут происходить в пожилом возрасте. Речь идет не только о привычном запахе пота или особенностях гигиены: старение сопровождается целым комплексом биохимических процессов в коже, способных влиять на ее естественный запах. Ученые обнаружили одно из веществ, которое связывают с характерным ароматом, часто называемым "запахом старости". Исследователи установили, что важную роль в этом процессе играет 2-ноненаль - органическое соединение из группы ненасыщенных жирных альдегидов. Это вещество обладает характерным запахом, который нередко описывают как сочетание прогорклого масла и затхлого картона. Его количество в коже увеличивается по мере старения организма, поэтому концентрация 2-ноненаля рассматривается специалистами как одна из биохимических причин возрастного изменения запаха. По словам дерматологов, заметные изменения начинают становиться более вероятными после 40 лет. Доктор Сонал Чоуд ...>>

Случайная новость из Архива Белые крыши 10.09.2010 В 1820 году английский метеоролог-любитель Люк Ховард впервые отметил, что в большом городе всегда немножко теплее, чем в окружающей сельской местности (кстати, он же ввел классификацию облаков, применяемую и по сей день). Городские мостовые и крыши греются на солнце сильнее, чем природная зелень, а от них нагревается воздух города. Сотрудник Национального центра атмосферных исследований (США) Кейт Олсон предлагает окрашивать крыши зданий в белый цвет. Моделирование на компьютере показало, что, если бы все крыши городских домов покрасили белилами, разница между температурами в городе и за городом сократилась бы на треть. Эффект будет выражен главным образом летом, преимущественно для городов средних и южных широт. В Нью-Йорке такая мера позволила бы уменьшить летнюю температуру на один градус Цельсия. К сожалению, выкрасить белым еще и асфальт на улицах вряд ли возможно.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026