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 1991 0 Научные открытия
0
Результаты эксперимента ЦЕРНа указали на отклонения от Стандартной модели
Ученые ЦЕРНа сообщили о подтверждении своих предыдущих результатов, согласно которым они наблюдали отклонение полученных экспериментальных данных от Стандартной модели физики элементарных частиц. Об этом сообщается на сайте Европейской организации по ядерным исследованиям. В эксперименте под названием LHCb ученые ..
2015-03-24 2718 0 Научные открытия
1
Специалисты CERN впервые записали спектр антиводорода
Знаковый эксперимент по изучению антиматерии провели физики, работающие в коллаборации ALPHA на Большом адронном коллайдере (БАК). Учёные впервые в мире научились определять свойства антивещества, изучать структуру атомов антиводорода. Напомним, что в мае 2011 года специалисты рапортовали о рекордном удержании ..
2012-03-12 2414 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 2714 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 3026 2 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 1938 0 Научные открытия
-1
Китай осуществит квантовую телепортацию на 1200 километров
Китайские ученые летом 2016 года проведут первый в мире эксперимент по осуществлению квантовой телепортации на расстояние более 1200 километров. Об этом сообщает Nature News.Для эксперимента ученые планируют запустить в июне 2016 года спутник. Таким образом, ..
2016-01-14 2466 0 Научные открытия
1
Физики нашли бозон Хиггса
Физики установили факт существования бозона Хиггса - недостающего элемента в цепочке объяснения мироздания, сообщает РИА Новости. По данным агентства, в блогах ученых об этом говорится как о свершившемся факте, участник исследований, сотрудник НИИ ядерной физики МГУ Эдуард Боос сказал, что после ..
2012-06-19 3467 2 Научные открытия
1
Ученые показали танцующие атомы кремния
Физики из Национальной лаборатории Оук-Ридж запечатлели «танцующие» атомы кремния. Статью об этом ученые опубликовали в журнале «Nature» Краткое содержание статьи доступно, в пресс-релизе на сайте лаборатории. Там же размещено видео (.mov) «танца». Ученые продемонстрировали необычное поведение частиц, поместив ..
2013-04-4 2169 0 Научные открытия
4
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 2917 0 Научные открытия
0
Американские физики научились получать небывалую температуру
Американские физики попали в Книгу рекордов Гиннесса. Во время эксперимента им удалось получить вещество, разогретое до 4 триллионов градусов Цельсия — это в 250 тысяч раз больше, чем температура в центре Солнца! Учёные сталкивали в коллайдере разогнанные почти до скорости света ядра атомов золота. ..
2012-06-26 3989 0 Научные открытия
1
Лазерное зондирование Луны подтвердило фундаментальную симметрию теории относительности
Физики из Университета Сорбонны и Калифорнийского университета провели самый чувствительный эксперимент по поиску нарушений лоренц-симметрии в теории относительности. Новые результаты в 5-800 раз сильнее ограничивают существование подобных отклонений, по сравнению с предыдущими экспериментами. В основе поиска лежат данные 45 лет лазерной ..
2016-12-26 5057 0 Научные открытия
0
Ученые придумали фотонный коллайдер
Физики-теоретики из Великобритании и Германии предложили схему получения материи из света. Свое исследование авторы опубликовали в журнале Nature Photonics, кратко с ним ознакомится можно на сайте Phys.org. Ученые придумали установку, в которой фотоны (безмассовые частицы света) превращаются в массивные частицы, ..
2014-05-19 2456 0 Научные открытия
0
Физики заявили о создании твердого металлического водорода
Физики из Гарвардского университета впервые синтезировали металлический водород. Чтобы добиться этого, ученые сжали водород в алмазной наковальне под давлением почти в 5 миллионов атмосфер и охладили до 5,5 кельвина. Теоретики предсказывают, что материал может оказаться комнатнотемпературным сверхпроводником, а также обладать ..
2017-01-29 11121 0 Научные открытия
0
Найдены новые доказательства теории Большого взрыва
Международная команда ученых, используя самый мощный телескоп на Земле, открыла, что в моменты времени сразу после Большого взрыва Вселенная вела себя так, как предсказывается теорией, устранив таким образом значительное несоответствие между теорией и наблюдениями, беспокоившее ..
2013-06-10 3342 0 Научные открытия
1