Квантовая физика может быть странным миром, в котором вещи ведут себя так, что изначально не имеют смысла. Мысленный эксперимент «Кот Шредингера» был разработан, чтобы продемонстрировать некоторые из этих свойств, а именно то, что атомы и молекулы могут существовать в двух разных состояниях одновременно, пока кто-то не взглянет на них. Теперь группа исследователей использовала этот квантовый парадокс, чтобы охватить сложную внутреннюю работу внутренних частей молекул более подробно, чем когда-либо прежде.
Связанный контент
- Пять практических применений для «жуткой» квантовой механики
В течение многих лет кот Шредингера считался особенно ужасным мысленным экспериментом. Первоначально разработанный Эрвином Шредингером, он включал помещение кота в запечатанную коробку и 50/50 шансов подвергнуться воздействию ядовитого газа. Пока коробка не открыта, кошка считается живой и мертвой. Однако в последние годы исследователи показали, что это больше, чем просто мысленный эксперимент - частицы могут существовать не только в двух состояниях одновременно, но и даже в двух местах одновременно, сообщает Tia Ghose для LiveScience .
Этот факт привел к некоторым интересным событиям. Ученые из Национальной ускорительной лаборатории SLAC Стэнфордского университета использовали зеленый оптический лазер, чтобы по существу разделить молекулу йода на ее разновидности - возбужденное состояние и невозбужденное состояние. Затем, испуская импульсы рентгеновских лучей в молекулах-близнецах, так называемом «состоянии кошки», они смогли зафиксировать обе версии в «рентгеновской голограмме», пишет Дженнифер Уэлетт для Gizmodo . Объединив серию этих изображений, исследователи создали видео с остановкой, пишет она. Они опубликовали свои результаты на сервере предварительной печати arXiv, который с тех пор был принят для публикации в журнале Physical Review Letters.
«Мы видим, как он начинает вибрировать, когда два атома отклоняются друг от друга, словно к ним присоединяется пружина», - говорит Фил Баксбаум, исследователь SLAC и профессор Стэнфордского университета. «В то же время мы видим, как связь между атомами разрывается, и атомы вылетают в пустоту. Одновременно мы видим, что они все еще связаны, но некоторое время тусуются на некотором расстоянии друг от друга, прежде чем вернуться обратно. Со временем мы видим, что вибрации затухают, пока молекула снова не успокоится ».
Все это происходит за триллионную долю секунды, но это может привести к новым достижениям в квантовых исследованиях. Сшивая каждый снимок, сделанный рентгеновскими импульсами, ученые смогли создать очень детальный фильм, показывающий оба состояния одновременно. Исследователи могут даже использовать эту технику для создания подробных последовательностей из данных, собранных в прошлых экспериментах с квантовой физикой, чтобы еще раз взглянуть на то, что происходит в состоянии кошки, сообщает Ouelette.
«Наш метод является основополагающим для квантовой механики, поэтому мы стремимся опробовать его на других малых молекулярных системах, включая системы, связанные с зрением, фотосинтезом, защитой ДНК от ультрафиолетового излучения и другими важными функциями в живых организмах», - говорится в заявлении Бакбаума.
Используя эту технику, исследователи могут вскоре получить новое понимание того, как квантовая физика влияет на биологические системы и процессы.
