83

Физики заставили молекулу из 2000 атомов быть в двух местах одновременно

Долгое время считалось, что законы квантовой механики распространяются только на крошечные объекты, вроде фотонов. Однако физики доказали, что этим правилам могут подчиняться и очень крупные (по меркам молекулярного мира) тела.

Физики заставили молекулу из 2000 атомов быть в двух местах одновременно Физика, Квантовая физика, Кот Шредингера, Наука, Длиннопост

Наверное, вы не раз слышали про мысленный эксперимент, который в свое время сформулировал австрийский физик Эрвин Шрёдингер — тот самый, с котом, коробкой и радиоактивным изотопом. По условиям эксперимента, кот может быть одновременно мертв и не мертв, то есть находится в состоянии своего рода квантовой неопределенности — «суперпозиции». Что ж, ученые не стали сажать котов в коробки, а просто провернули тот же эксперимент с огромной молекулой, состоящей из 2000 атомов.


Квантовая суперпозиция была протестирована бесчисленное количество раз на небольших системах, и физики успешно показали, что отдельные частицы могут находиться в двух местах одновременно. Но в подобном масштабе такого рода эксперименты ранее не проводились.


Этот эксперимент позволяет исследователям уточнить гипотезы квантовой механики и лучше понять, как на самом деле работает эта эта загадочная отрасль физики — а также то, как законы квантовой механики объединяются с более традиционными, более масштабными законами физики классической. «Наши результаты показывают отличное согласование с квантовой теорией и не могут быть объяснены с позиции классической физики», утверждают исследователи в своей статье.


В частности, новое исследование включает уравнение Шредингера, которое описывает, как даже отдельные частицы могут вести себя как волны и проявляться в нескольких местах одновременно. Проще всего описать их взаимодействие как рябь на пруду, в который вы кинули сразу несколько камешков.

Чтобы доказать свою гипотезу, ученые организовали эксперимент с двумя щелями — опыт, хорошо знакомый квантовым физикам. Обычно он состоит в проецировании отдельных частиц света (фотонов) через две щели. Если бы фотоны действовали просто как частицы, результирующая проекция света на другую сторону показала бы просто одну полосу. Но на деле свет, проецируемый на другую сторону, показывает интерференционную картину — множество полос, которые взаимодействуют подобно волнам. Как видите, доказательство даже не требует сверхчувствительного оборудования.

Физики заставили молекулу из 2000 атомов быть в двух местах одновременно Физика, Квантовая физика, Кот Шредингера, Наука, Длиннопост

Нам кажется, что фотоны находятся в двух местах одновременно, подобно кошке Шредингера. Но, как многим известно, кошка находится в двух состояниях, пока у нее нет стороннего наблюдателя. Когда же коробка открыта, состояние кошки становится определенным — она или жива, или мертва.


То же самое с фотонами. Как только свет измеряется или наблюдается непосредственно человеком, суперпозиция исчезает, и состояние фотона фиксируется. Это одна из главных загадок в основе всей квантовой механики


Исследователи повторили эксперимент с двумя щелями, но использовали не фотоны, а электроны, атомы и небольшие молекулы. Но теперь физики показали, что и огромные молекулы подчиняются тем же правилам! Команда использовала огромные соединения атомов, состоящие из 2000 «деталей», для создания квантовых интерференционных картин, как если бы они вели себя как волны и находились в более чем одном месте одновременно.


Эти колоссальные молекулы известны как «олиготетрафенилпорфирины, обогащенные фторалкилсульфанильными цепями», и некоторые из них были в 25 000 раз превосходили атомы водорода по массе. Но по мере того, как молекулы увеличиваются в размерах, они также становятся менее стабильными, а потому ученым удавалось создавать им помехи только в течение семи миллисекунд за один раз, используя недавно разработанное оборудование — интерферометр волновой материи. Приходилось учитывать даже такие факторы, как вращение Земли и гравитационное притяжение самих атомов. Что ж, работа того стоила.


Теперь мы знаем, что правила квантовой механики применимы не только к ничтожно малым объектам, вроде фотонов, но и к намного более крупным телам. Предыдущий рекорд представлял собой молекулу лишь из 800 атомов — считалось, что это предел, после которого вместо законов квантовой физики начинают действовать законы физики классической. Но и это еще не конец: команда уверена, что уже совсем скоро сможет поставить новый рекорд.

Дубликаты не найдены

+34

Учёные, хватит насиловать журналистов! Квантовый эффект не означает что объект находится в двух местах одновременно.

раскрыть ветку 16
+5

прям читаю и один анекдот в голове крутиться, про Петьку, Василия Ивановича и ньюанс

раскрыть ветку 7
+4

Откуда в слове "нюанс" взялся мягкий знак?

раскрыть ветку 1
0

Лучше про квадратный корень.

раскрыть ветку 4
+2
Квантовый эффект не означает что объект находится в двух местах одновременно.

Ну это как посмотреть конечно. Просто сами слова "находится" и "квантовый" немного не дружит. А как иначе объяснить, что волновой пакет и там и там?

раскрыть ветку 6
+1

Я не спец в квантовой физике, но насколько я знаю волновая функция определяет вероятность "нахождения" объекта в определённой области.

При этом волновая функция, как и любая волна, может использовать дифракцию на двойной щели, например, в результате чего даже пролетая по одному, электроны будут давать характерую дифракционную картину, потому что при прилете через щель взаимодействовали со своей же  волновой функцией, не пролетая одновременно через две щели, разумеется.

раскрыть ветку 5
0

Вся эта квантовая механика очень похожа на большой псевдонаучный фэйк. Можно сколько угодно строить различные теории, не имея возможности их доказать или опровергнуть.

+16

"Долгое время считалось, что законы квантовой механики распространяются только на крошечные объекты, вроде фотонов"

Никогда и никем, кроме адептов хрен ТВ, так не считалось. С самого появления квантовой механики всем было очевидно, что это фундаментальная теория, в равной степени справедливая и для электрона, и для стада слонов. Другое дело, что эти самые законы таковы, что в применении к стаду слонов они выдают результаты, почти неотличимые от результатов применения к нему законов классической физики. На самом деле никакого классического мира нет и не было, весь мир - квантовый. Просто некоторые процессы в нем проще и быстрее описывать в рамках формализма, разработанного "классиками", вот и все.

Из таких дурацких заявлений, как то, с которого начинается пост, как раз и растут ноги всех этих " учёные опровергли теорию относительности" и " найдена невозможная частица". Не так страшно, что журналисты не понимают тонкостей современных научных теорий - они так сложны и разнообразны, что никто в мире не понимает из все сразу., но уж азами научного метода, понятием о том, что вообще такое научная теория, границы её применимости и вот это все - должен владеть каждый, кто претендует на статус популяризатора науки.

раскрыть ветку 5
+4

Если жизнь на Марсе, нет ли жизни на Марсе... Вы проще объясните: как повидло в конфеты-подушечки попадает кота уже хороним или нет?

раскрыть ветку 2
0
С котом пока ждём - декогеренцию на таких масштабах пока никто не победил. Если это вообще возможно.
0

Если закопать коробку с котом, то через некоторое время его состояние однозначно будет известно

0

Ну, знаешь, тут не сказано КЕМ считалось. А если отбросить формализм, то контекст фразы имено в том, что на крупынх объектах ничего подобного не наблюдается.

раскрыть ветку 1
0

Просто наблюдалка не доросла еще.

+2
@moderator, заголовок поправьте, а то ТС перечитал алиэкспресса
+3
Пффф! В 25000 раз...
Вон, дядя Коля, слесарь 3-го разряда - пол жизни в супер-позиции. А весит - 72 кг.
Трезв ли дядя Коля в данный конкретный момент времени - невозможно определить без непосредственного наблюдения, а его суперпозиция последние двадцать лет может быть выражена фразой "Да ебись оно всё конем! Пошли по пятьдесят?.."
раскрыть ветку 1
0

Я открыл новое применение квантовой теории. И теперь завтра можно на работу не ходить.. суперпозиция субботы же.. на работу наложилась суббота

+1

Ау-физики, вот вы мне лучше другую вещь объясните: если фотон - волна, то почему он, пролетев через 2 щели, затем не рассеивается к Е.М. в пространстве, а снова "конденсируется" на светочувствительном экране?

+1

Так, секундочку.

Деньги лежат в сейфе в банке.

Если я решу что они лежат у меня в сумке.

Они окажутся в сумке? Или одновременно и там и там?

раскрыть ветку 27
+5
Пока ты не откроешь сумку, ты об этом не узнаешь
раскрыть ветку 14
0

Нг банкир может открыть сейф - и вжух, деньги с твоей сумки снова исчезнут.

раскрыть ветку 1
0

Мне интересно - я должен как-то внушить себе что деньги 100% в сумке чтоб они туда скопировались?

раскрыть ветку 11
0
Там кот был в ящике по любому, вопрос был в том, жив он или нет. Так что сравнение неверное.
раскрыть ветку 10
0

Деньги в данном случае тоже существуют.

раскрыть ветку 9
0

Пока не откроешь сумку они и в ней тоже, но стоит открыть, они - "вжух!" - и снова только в банке )

+1

Вот когда интерференционную картину хотябы теннисными мячиками нарисуют - тогда и поговорим о пределах применимости. )

0

Кто-нибудь может объяснить более-менее простыми словами как это происходит?
Пока мы не измеряем, то свет может быть и там и там.
Как только мы измерили, то поняли, что свет где то в одном месте.

Вот на примере кошки.
Мы открыли коробку - кошка жива.
Мы открыли коробку - кошка мертва.

До того как открыли кошка была и жива и мертва.
Но ведь она была жива и мертва только для нас. Относительно нас.
В реальности ведь, относительно вселенной она уже была:
1)жива
2)мертва

Когда мы открыли коробку, она стала живой или мертвой именно для нас. Для другого человека, который еще не открывал коробку, она ведь по прежнему жива и мертва одновременно.

раскрыть ветку 2
+1

Кошка была жива либо мертва независимо от того, что мы не знали, жива она или мертва.

А фотон реально идёт через обе щели, потому что он - волна. Но если мы возле одной из щелей поставим регистратор фотонов, то фотон будет уже не просто волна, а волна, провзаимодействовавшая с регистратором. И интерференционная картина исчезнет независимо от того, смотрит кто-то на экран регистратора или не смотрит или экран вовсе выключен и данные никуда не пишутся. А зависимо только от того, повлиял регистратор на фотон или не повлиял.

Можно повлиять на фотон, но не зарегистрировать его. Невозможно зарегистрировать фотон, не повлияв на него.

Фрики подменяют понятия "узнать" и "повлиять", чем и добиваются мистического (ложного) ощущения зависимости реальности от наблюдателя.

раскрыть ветку 1
0

спасибо тебе умный человек!

0

А пруфы где? Что за команда учённых, что за статья, где опубликована?

раскрыть ветку 1
0
Жду экспериментов на людях.
0

Ждал, пока картина подгрузится в нормальном качестве

Похожие посты
Возможно, вас заинтересуют другие посты по тегам: