量子物理學的一項決定性實驗的一個小小的調整使科學家們第一次能夠準確地觀察到分子如何表現出波的行為。
結果與複雜量子現象的理論預測完全一致，因此不要指望這裡會出現任何激進的新物理學。 但與大多數量子實驗一樣，看到這種反直覺理論的實際應用，其意義讓我們頭暈目眩。
來自維也納大學和特拉維夫大學的研究人員最近合作，將一個長達二十年的古老想法變成了現實，用大有機分子取代微小顆粒，這是克林頓·戴維森和萊斯特·傑默經典作品《 1927》的一個變體。雙縫實驗以測試管理其行為的法律的限制。
“這個想法已經為人所知二十多年了，”研究員克里斯蒂安布蘭德說來自維也納大學維也納量子科學與技術中心。
“但直到現在，我們才有技術手段將所有組件組合在一起，並建立一個能夠用大分子對其進行測試的實驗。”
要理解其重要性，回到起點會有所幫助。
在 20 世紀的前 25 年裡，科學家一直在努力研究兩個完全不同的物理定律宇宙。
其中之一是牛頓的宇宙，其中落下的蘋果和流星的行為方式相似，只是規模不同。
當阿爾伯特·愛因斯坦提出，為解釋光如何被吸收和發射而發明的數學不僅僅是一種計算數字的便捷方法時，第二個誕生了？ 光實際上是由稱為量子的離散位元組成的。
進入舞台左側，路易·德布羅意親王。
因為光是由微小的射擊球組成的想法還不夠混亂，這位勇敢的法國物理學家決定理解最新原子模型的一種方法是描述電子？ 那些圍繞原子核旋轉的小球體？ 也如波浪一樣。
著名的名字如維爾納·海森堡和埃爾文·薛定諤隨後找到了不同的方法來預測原子結構的行為，但一種將電子視為連續波，另一種將電子視為離散的物質。
瘋狂的是，這兩種理論都是可靠的。 同樣的道理，一個東西不可能同時是波和球，不是嗎？
美國物理學家柯林頓·戴維森和萊斯特·傑默然後從中汲取靈感一個更早的實驗證明光是一種波。
他們的版本表明，穿過一對緊密排列的平行狹縫的電子束可以產生類似於光的波狀行為模式，這支持了德布羅意的假設。 案件結案。
但從那時起，這個雙縫實驗的各種版本繼續擾亂我們的思想，表明電子和光子等小物體可以表現為粒子和波，這取決於我們如何測量它們。
更糟的是，這不僅僅是一個很小的問題。 在2012年，創造了新紀錄在顯示一個由 800 個原子大小的分子組成的過程中，它也具有類似波的特性。
這項最新的實驗並沒有打破任何記錄，但研究人員仍然使用了重達 515 個原子質量單位（即大約 42 個碳原子）的巨大自由漂浮粒子。 不太小，而且不容易管理。
他們的目標是透過讓分子等大物體穿過不同數量的槽，從而對它們的波浪性質施加一些限制。
人們很容易將這些波浪想像成一串串像電爐上的跳蚤一樣上下抖動的球體。
相反，諸如電子、光子、分子或（只是讓你大吃一驚）你的祖母之類的物體可以被認為是稱為疊加的屬性的混合，這些屬性同時具有不同的狀態。
這些狀態的機率，每一個都描述了它在時間和空間中的位置和能量，就是我們所說的波。 說真的，別再用古典的、物理的感覺來想像它了，你會流鼻血的。
對於微小粒子，這個機率可以透過插入稱為“玻恩定律。
更複雜的系統，例如分子（大概還有祖母），需要擴展這個公式。
20年多一點以前，一位名叫拉斐爾·索金（Rafael Sorkin）的物理學家確定您只需要兩條路徑的測量？ 比如那些透過雙縫拍攝的？ 玻恩定律的某些擴展仍然有效。 增加第三個、第四個或第一百個應該沒有什麼差別。
由於這個實驗的結果，我們知道索金的「兩條路徑」極限代表分子大小的粒子，所以我們晚上可以睡得更輕鬆。
“這是第一次用大質量粒子進行此類明確的測試”，研究員約瑟夫·科特說維也納大學。
“先前的測試已經突破了單光子和微波的前沿。在我們的實驗中，我們對大質量物體的高階干涉設定了界限。”
雖然這對物理學來說是一件好事，但它也是另一個證據，表明量子力學的怪異現象，例如同時以粒子和波的形式存在，不僅僅是發生在難以想像的小物體上。
難怪我們的頭腦感到模糊。
這項研究發表於科學進步。
