量子物理学のおかげで、巨大分子は一度に2つの場所に存在することができます。
それは科学者が長い間知っていたことであり、いくつかの事実に基づいて理論的に真実です：宇宙のすべての粒子または粒子のグループも波です。そして、波は空間の複数の場所を一度に占めます。したがって、物質の塊が同時に2つの場所を占めることもあります。物理学者はこの現象を「量子重ね合わせ」と呼んでおり、何十年もの間、彼らは小さな粒子を使用してそれを実証してきました。
しかし、近年、物理学者は実験を拡大し、ますます大きな粒子を使用した量子重ね合わせを実証しています。現在、ジャーナルNature Physicsで9月23日に発行された論文では、国際的な研究者チームが、最大2,000原子で構成される分子に同時に2つの場所を占めさせています。
それを取り除くために、研究者たちは最初に量子重ね合わせを実証した一連の有名な古い実験の複雑で近代化されたバージョンを構築しました。
研究者たちは、2つのスリットのあるシートを通して光が発射されると、シートの背後の壁に干渉パターン、つまり一連の明るい縞と暗い縞が作成されることを長い間知っていました。しかし、光は粒子で作られたものではなく、質量のない波として理解されたので、これは驚くべきことではありませんでした。ただし、1920年代の一連の有名な実験では、物理学者は薄膜または結晶を通して発射された電子が同様に振る舞い、光が回折材料の背後の壁にあるようにパターンを形成することを示しました。
電子が単なる粒子であり、一度に空間の1点しか占有できない場合、それらはフィルムまたは結晶の背後の壁に、スリットの形状とほぼ同じ2つのストリップを形成します。しかし代わりに、電子はその壁に複雑なパターンで衝突し、電子が自分自身に干渉したことを示唆しています。それは波の兆候です。一部のスポットでは、波のピークが一致して明るい領域が作成されますが、他のスポットでは、ピークが谷と一致するため、2つが互いに打ち消し合い、暗い領域が作成されます。物理学者はすでに電子には質量があり、間違いなく粒子であることを知っていたため、実験により、物質は個々の粒子としても波としても作用することがわかった。
しかし、電子との干渉パターンを作成することは1つのことです。巨大分子を使ってそれを行うのはかなり難しいです。大きな分子ほど波長が短く、ほとんど認識できない干渉パターンが発生する可能性があるため、大きな分子ほど波の検出が難しくなります。また、これらの2,000原子の粒子は、単一の水素原子の直径よりも波長が短いため、干渉パターンはそれほど劇的ではありません。
大きなものの二重スリット実験を止めるために、研究者は分子のビームを発射できるマシンを作りました（「フルオロアルキルスルファニル鎖で濃縮されたオリゴテトラフェニルポルフィリン」と呼ばれるもの、単純な水素原子の質量の25,000倍以上） ）複数のスリットが入った一連の格子とシートを通して。ビームは約6.5フィート（2メートル）の長さでした。科学者達が論文に書いたのは、ビームエミッターを設計する際に重力や地球の自転のような要因を研究者が考慮しなければならないほどの大きさでした。彼らはまた、量子物理実験のために分子をかなり暖かくしていたので、粒子を押しつぶす熱を説明しなければなりませんでした。
それでも、研究者がマシンのスイッチを入れたとき、ビームの遠端にある検出器が干渉パターンを明らかにしました。分子は一度に空間の複数の点を占めていました。
これはエキサイティングな結果であり、これまでに検出されていなかったより大きなスケールでの量子干渉を証明したと研究者たちは書いている。
「次世代の物質波実験は質量を一桁押し上げるだろう」と著者らは書いた。
したがって、量子干渉のより大きなデモンストレーションがさらに近づいていますが、おそらくすぐに干渉計を介して自分自身を発射することは不可能でしょう。 （まず第一に、機械の真空はおそらくあなたを殺します。）私たちの巨大な存在はただ一か所に座って、粒子がすべての楽しみを持っているのを見なければなりません。
