Впервые физикам удалось разместить объект одновременно в двух местах.

Физики из Венского университета и Университета Дуйсбург-Эссен впервые продемонстрировали квантовое поведение металлических наночастиц, состоящих из тысяч атомов. Работа была опубликована в журнале Nature.

Несмотря на относительно большие размеры, частицы проявляли свойства, характерные для квантового мира: они вели себя одновременно как волны и как частицы.

"Интуитивно кажется, что такой крупный металлический объект должен вести себя как обычная классическая частица. Но интерференция показывает, что квантовая механика работает и в этом масштабе", — рассказал ведущий автор работы, аспирант Венского университета Себастьян Педалино.

Для эксперимента физики охладили кластеры натрия и пропустили их через систему из трех дифракционных решеток, созданных ультрафиолетовыми лазерами. Первый лазер поместил частицы в состояние квантовой суперпозиции — состояние, в котором объект может одновременно находиться сразу в нескольких возможных положениях.

Позже разные «варианты» траектории частицы наложились друг на друга и создали интерференционную картину — чередующиеся полосы, характерные для волнового поведения.

Физики сравнивают это состояние с мысленным экспериментом Эрвина Шредингера о кошке, которая одновременно жива и мертва до момента наблюдения. В новом исследовании металлические наночастицы на самом деле находились «и здесь, и не здесь».

Авторы отмечают, что эксперимент стал одним из самых строгих испытаний квантовой механики для относительно крупных объектов. По мнению ученых, достигнутый уровень проверки квантовой теории примерно на порядок выше предыдущих аналогичных экспериментов.

Помимо фундаментальной физики, технология может найти и практическое применение. Разработанный интерферометр способен измерять чрезвычайно слабые силы порядка 10⁻²⁶ ньютонов, что потенциально полезно для создания сверхточных датчиков и новых нанотехнологий.