מולקולות ענק יכולות להיות בשני מקומות בבת אחת, הודות לפיזיקה קוונטית.
זה דבר שמדענים כבר מכירים מזה נכון שהוא תיאורטי מבוסס על כמה עובדות: כל חלקיק או קבוצת חלקיקים ביקום הם גם גל - אפילו חלקיקים גדולים, אפילו חיידקים, אפילו בני אדם, אפילו כוכבי לכת וכוכבים. וגלים תופסים מספר מקומות בחלל בבת אחת. כך שכל נתח חומר יכול לתפוס גם שני מקומות בבת אחת. פיזיקאים מכנים תופעה זו "סופרפוזיציה קוונטית", ובמשך עשרות שנים הם הדגימו אותה באמצעות חלקיקים קטנים.
אך בשנים האחרונות, פיזיקאים דרגו את הניסויים שלהם, והדגימו את הסופרפוזיציה הקוונטית באמצעות חלקיקים גדולים וגדולים יותר. כעת, במאמר שפורסם ב23- בספטמבר בכתב העת Nature Physics, צוות חוקרים בינלאומי גרם למולקולה המורכבת עד 2,000 אטומים לתפוס שני מקומות בו זמנית.
כדי לבטל את זה, בנו החוקרים גרסה מורכבת ומודרניסטית של סדרת ניסויים ותיקים מפורסמים שהמחישו לראשונה את הסופרפוזיציה הקוונטית.
חוקרים ידעו זה מכבר שאור, שנורה דרך גיליון עם שני חריצים בתוכו, יצור דפוס הפרעה, או סדרה של שוליים בהירים וחשוכים, על הקיר שמאחורי הסדין. אבל האור הובן כגל נטול המונים, לא משהו העשוי מחלקיקים, כך שזה לא היה מפתיע. עם זאת, בסדרת ניסויים מפורסמים בשנות העשרים של המאה העשרים, פיזיקאים הראו שאלקטרונים שנורים באמצעות סרטים דקיקים או גבישים יתנהגו בצורה דומה ויוצרים דפוסים כמו שקורה האור על הקיר שמאחורי החומר המפריע.
אם האלקטרונים היו פשוט חלקיקים וכך יוכלו לתפוס רק נקודה אחת בחלל בכל פעם, הם היו יוצרים שתי רצועות, בערך צורת החריצים, על הקיר שמאחורי הסרט או הקריסטל. אלא שבמקום זאת האלקטרונים פגעו בקיר ההוא בתבניות מורכבות שרמזו כי האלקטרונים הפריעו לעצמם. זהו סימן מובהק לגל; בחלק מהנקודות, פסגות הגלים חופפות זו לזו ויוצרות אזורים בהירים יותר, ואילו בנקודות אחרות הפסגות חופפות שוקות, כך שהשניים מבטלים זה את זה ויוצרים אזור חשוך. מכיוון שפיזיקאים כבר ידעו שלאלקטרונים יש מסה והם בהחלט חלקיקים, הניסוי הראה כי חומר פועל הן כחלקיקים אינדיבידואליים והן כגלים.
אבל זה דבר אחד ליצור דפוס הפרעה לאלקטרונים. לעשות זאת עם מולקולות ענק זה הרבה יותר מסובך. למולקולות גדולות יותר יש גלים פחות קל לזהות, מכיוון שאובייקטים מאסיביים יותר הם בעלי אורכי גל קצרים יותר שיכולים להוביל לדפוסי הפרעה בקושי מורגשים. ולחלקיקים של 2,000 אטומים אלה אורכי גל קטנים יותר מהקוטר של אטום מימן יחיד, ולכן דפוס ההפרעה שלהם דרמטי הרבה פחות.
כדי לבטל את הניסוי הכפול-חריץ לדברים גדולים, החוקרים בנו מכונה שיכולה לירות קרן מולקולות (דברים מחורבנים המכונים "אוליגו-טטראפניל-פורפירינים מועשרים בשרשראות פלואור-אלקיל-סולפניל", חלקם יותר מפי 25,000 ממסת אטום מימן פשוט ) דרך סדרה של סורגים וסדינים ועליהם חריצים מרובים. אורכה של הקורה הייתה כ -2.5 מטרים. זה מספיק גדול על מנת שהחוקרים היו צריכים להסביר גורמים כמו כוח המשיכה וסיבוב כדור הארץ בעיצוב פולט הקרן, כתבו המדענים בעיתון. הם גם שמרו על המולקולות חמות למדי לצורך ניסוי בפיזיקה קוונטית, ולכן הם נאלצו להסביר את החום שהקפיץ את החלקיקים.
אך עדיין, כאשר החוקרים הדליקו את המכונה, הגלאים בקצה הרחבה של הקורה חשפו דפוס הפרעה. המולקולות תפסו מספר נקודות בחלל בבת אחת.
זוהי תוצאה מרגשת, כתבו החוקרים, והוכיחו התערבות קוונטית במאזניים גדולים יותר מאי פעם התגלתה.
"הדור הבא של ניסויי גל החומר ידחוף את המסה בסדר גודל", כתבו המחברים.
אז, הפגנות גדולות עוד יותר של הפרעות קוונטיות, אם כי ככל הנראה לא ניתן יהיה לפטר את עצמכם באמצעות אינטרפרומטר בזמן הקרוב. (ראשית, כנראה שהוואקום במכונה יהרוג אותך.) יצורי ענק שלנו פשוט נצטרך לשבת במקום אחד ולראות את החלקיקים נהנים.
