Физики усложнили самый красивый эксперимент

Физики усложнили самый красивый эксперимент

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".

Источник: lenta.ru

Похожие новости:
Падение капли заняло учебный год
Британские физики представили более наглядную и быструю версию знаменитого эксперимента с падающей каплей битума, сообщается в журнале Physics Education. Сверхвязкая жидкость капает из пяти сосудов с различным диаметром горлышка. Самый долгий эксперимент в мире проходит с 1927 года ..
2014-07-02 2418 0 Научные открытия
0
Живые организмы в космосе: подведены итоги эксперимента
На протяжении полутора лет на МКС проводился эксперимент, призванный выяснить, способны ли живые организмы выжить в условиях открытого космоса.В 2008 году ученые отправили на орбиту комплект различных биологических материалов: споры бактерий, семена, лишайники, сообщает «WordScience.org». Образцы были помещены ..
2012-06-28 5665 0 Научные открытия
0
Вновь подтверждено преодоление скорости света нейтрино
По информации РИА новости, научная группа Opera все таки повторила эксперимент с нейтрино, однако её результаты оказались прежними. По словам Натальи Полухиной, которая является одним из участников проекта, новые результаты показали, что нейтрино преодолел 730 километров на 57 наносекунд быстрее скорости ..
2011-11-16 3073 2 Научные открытия
0
Эксперимент с лазером объяснил зарождение жизни от удара метеорита
Благодаря высокомощному лазеру в пражской лаборатории ученые смогли воссоздать удар астероида (или кометы) по поверхности древней Земли и получить, за долю секунды, все органические компоненты РНК (рибонуклеиновой кислоты), которую считают первым носителем генетической информации. Результаты эксперимента ..
2014-12-10 2348 0 Научные открытия
-1
Японские ученые заявили о скорой победе над кариесом
Японские ученые из факультета биологических наук и технологии Университета Кинки объявили о создании микроскопической пленки, которой можно покрывать зубы, предотвращая тем самым развитие кариеса. Эта пленка, получившая название «зубной накладки» состоит из эластичного и износостойкого материала, который ..
2012-10-11 1760 0 Научные открытия
0
Физики сообщили об объективной реальности волновой функции
Физики из Австралии и Франции провели эксперимент, который, по их словам, указывает на реальность волновой функции (пси-функции). Результаты своих исследований авторы опубликовали в журнале Nature Physics, а кратко с ними можно ознакомиться на сайте New Scientist. Квадрат модуля волновой функции определяет ..
2015-02-04 3121 0 Научные открытия
-1
Новый эксперимент опроверг, что частицы нейтрино движутся быстрее скорости света
Специалисты из Национального института ядерной физики в Гран-Сассо (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare) подтвердили сегодня, что частицы нейтрино не движутся быстрее скорости света. Об этом говорится в пресс-релизе, распространенном Европейским центром ядерных исследований (CERN). Как говорится в документе, новый ..
2012-03-19 3525 2 Научные открытия
0
Ученые: бактерии способны изменять клетки человека
Учеными впервые показано, что бактерии способны перепрограммировать клетки, превращая их в подобие подвижных стволовых клеток, используемых для проникновения в мышечную и нервную систему организма. Эксперимент проводился на мышах. В ходе исследования ученые внедрили бактерии в глиальные клетки мозга, которые ..
2013-01-21 2946 0 Научные открытия
0
Команда физиков полностью изменила квантовое измерение
Команда физиков из Инсбрукского университета (англ. University of Innsbruck), Австрия, провели эксперимент, который на первый взгляд противоречит основам квантовой теории. Команда во главе с Рейнером Блатт полностью изменила квантовое измерение в прототипе квантового процессора, сообщает labscience.ru. ..
2013-02-25 2739 0 Научные открытия
0
Эксперимент помог ученым сделать животных умнее
Имплантация клеток человеческого мозга позволила сделать животных более умными. Это стало известно после ряда экспериментов над новорожденными грызунами. Новизна данного достижения заключается в том, что исследователям удалось внедрить в мозг животных зародыши глиальных клеток мозга человека. ..
2013-03-20 2584 0 Научные открытия
0
Исследование опровергло данные о превышении скорости света
Международная команда ученых, изучающая частицы нейтрино, которые создают впечатление двигающихся быстрее скорости света, опровергли поразившее научный мир открытие. Проведенный ими эксперимент показал, что была допущена ошибка. Объявление в сентябре, подкрепленное новыми исследованиями, совершило фурор в научном ..
2011-11-28 3346 0 Научные открытия
0
Ученые синтезируют 119-й и 120-й элементы таблицы Менделеева
Японские ученые из государственного Института естественных наук "Рикэн" готовятся синтезировать 119-й и 120-й элементы таблицы Менделеева. Об этом рассказал сегодня один из участников исследовательской группы. Для того, чтобы получить пока не существующий 119-й элемент, ученым предстоит ..
2012-10-7 5802 5 Научные открытия
0
Физики проконтролировали движение электронов с точностью до трех аттосекунд
Группа исследователей при участии российских физиков сумела провести эксперимент, в котором им впервые в мире удалось контролировать сверхбыстрые движения электронов с точностью до трех аттосекунд. Эксперимент проводился на лазере на свободных электронах FERMI, установленном в международном исследовательском центре «Elettra ..
2016-02-23 2368 0 Научные открытия
-1
Поставлен новый рекорд квантовой телепортации
Международная команда физиков под руководством Антона Цейлингера (Anton Zeilinger) установила новый рекорд, осуществив квантовую телепортацию между двумя островами Канарского архипелага на расстояние 143 километра. Эксперимент был проведён еще весной 2012 года, но результаты опубликованы в журнале Nature только ..
2012-09-10 2592 0 Научные открытия
0
С помощью компьютерной мыши научились управлять живой
Этот эксперимент может помочь тем, кто болен эпилепсией или перенёс инсульт. На белой крысе по имени Эксперимент-47 моделируется ситуация: мозжечок разрушен болезнью, двигательные функции нарушены. Крысе вживляют электрод, который будет передавать импульсы мозга на микрочип. ..
2011-10-15 2815 0 Научные открытия
0