Физики усложнили "самый красивый эксперимент"

Флюоресцентные точки отдельных молекул складываются в интерференционные волны. Кадр из видео авторов.

Исследователи продемонстрировали волновую природу самых крупных на данный момент молекул в эксперименте по квантовой интерференции на дифракционной решетке. Работа опубликована в журнале Nature Nanotechnology. Эксперимент с квантовой интерференцией некоторые исследователи называли “самым красивым” в истории физики.

В новой работе экспериментаторы использовали краситель фталоцианин молекулярной массой 514 дальтон и его производное массой 1298 дальтон. Молекулы красителей находились на внутренней стенке вакуумной камеры, испарялись лазером и направлялись в сторону дифракционной решетки. На решетке были нанесены щели шириной около 10 нанометров, проходя через которые, краситель попадал на стеклянное окно. Собранные молекулы возбуждались вторым лазером, и возникающая флюоресценция регистрировалась специальной камерой. Процесс появления и накопления флюоресцентных точек экспериментаторы записали на видео.

В рамках классической механики тела, ведущие себя как частицы, должны формировать при прохождении препятствия равномерное распределение. Свет, проходя сквозь решетку, напротив, интерферирует и образует полосы. Волновая теория света рассматривает интерференцию как результат сложения или вычитания нескольких (как минимум двух) волн в зависимости от их фазы, что приводит к образованию полос. В данном эксперименте частицы (молекулы красителя) образуются настолько медленно, что проходят сквозь решетку по одной. Образование интерференционных волн в таком случае противоречит интуиции и может объясняться только квантовой интерференцией их волновых функций.

Ранее физики уже демонстрировали квантовую интерференцию на примере прохождения решетки электронами, нейтронами, атомами и некоторыми молекулами. Чем больше масса частицы, тем меньше её длина волны и тем сложнее изготовить щели для подобного эксперимента. Самой крупной молекулой, чье волновое поведение продемонстрировано в подобном эксперименте до настоящего момента был фуллерен С60 с молекулярной массой 721 дальтон. Фталоцианины были использованы авторами из-за их флюоресцентных свойств и стабильности в вакууме. В быту они применяются для изготовления активного слоя CD-R дисков.

Знаменитый ученый Ричард Фейнман считал, что подобный эксперимент, проведенный на электронах, "лежит в сердце квантовой физики" и является её "единственной загадкой".

Обсудить
Поигрались и хватит
Америка признала биткоин, но надежнее он от этого не стал
Валентин Тимаков«Дальний Восток — дорога к рынку АТР»
Валентин Тимаков — о дефиците рабочих в ДФО и пользе «Дальневосточного гектара»
Грустный праздник
Еда, алкоголь и подарки: сколько стоит отметить Новый год
Poloвинка
Поездка на передней части будущего седана VW Polo для России
Чудо-Judo
Вспоминаем молодежный трансформер Nissan Judo, о котором все забыли
8 лимузинов, появление на свет которых сложно оправдать
Большие, длинные и чрезвычайно бесполезные
Погружение в кирпич
Мы посидели в новом «Гелике» и не узнали его. А потом вылезли – и узнали
«Меня не убили, просто развели»
Россиянка влюбилась по уши и лишилась жилья
Что-то встало за окном
Строения, вызывающие самые пошлые ассоциации
Его ворсейшество
Бессмертные ковры возвращаются на стены российских квартир
С собой не увезешь
Как живут российские олигархи за границей