Didesnių Molekulių Bandymas, Pavyzdžiui, Su Bangomis, Atliekant Kvantinius Dvigubo Plyšio Eksperimentus

{h1}

Mokslininkai pastebėjo šmaikštų „bangos-dalelių dvilypumo“ kvantinį efektą molekulėse, turinčiose iki 114 atomų, kertančių klasikinį dvigubo plyšio eksperimentą.

Vienas iš garsiausių kvantinės fizikos eksperimentų, kuris pirmiausia parodė, kaip dalelės gali keistai elgtis kaip bangos, dabar buvo atliktas su didžiausiomis visų laikų molekulėmis.

Tyrėjai per vadinamąjį dvigubo plyšio eksperimentą atsiuntė molekules, turinčias arba 58, arba 114 atomų, parodydami, kad jos sukelia trikdžių modelį, kurį galima paaiškinti tik tuo atveju, jei dalelės veikia kaip vandens bangos, o ne mažyčiai rutuliukai.

Tyrėjai teigė, kad nebuvo iš anksto padaryta išvada, kad tokios didelės dalelės veiks taip.

„Tam tikra prasme tai šiek tiek stebina, nes tai yra labai sudėtingos ir lanksčios molekulės; jie keičia savo formą, kai skraido per aparatą“, - sakė Markus Arndt iš Austrijos Vienos universiteto, vienas iš „ projektas. "Jei kalbėtumėte su bendruomene, galbūt 50 procentų pasakytų, kad tai normalu, nes tai yra kvantinė fizika, o kiti 50 procentų tikrai suktų galvas, nes tai yra kvantinė fizika".

Iš tiesų, dvigubo plyšio eksperimentas, vienas iš kvantinės fizikos pamatų, buvo išrinktas „gražiausiu eksperimentu“, kuris kada nors buvo surengtas 2002 m. „Fizikos pasaulio“ skaitytojų apklausoje.

Gražus eksperimentas

Šį eksperimentą pirmą kartą 1800-ųjų pradžioje atliko anglų mokslininkas Thomas Youngas, siekdamas išsiaiškinti, ar šviesa yra banga, ar mažų dalelių kolekcija. [Grafikas: Paaiškintos mažiausios gamtos dalelės]

Jaunas pasiuntė šviesos spindulį per plokštelę, iš kurios iškirpti du lygiagretūs plyšiai. Kai šviesa pateko į ekraną už plokštės, susidarė tamsios ir ryškios juostos, turinčios prasmę tik tuo atveju, jei šviesa yra banga, su įdubimais (aukštais taškais) ir loviais (žemiausiais taškais). Kai dviejų bangų sruogos sutampa, jos sukuria ypač ryškų pleistrą, tačiau kai ketera ir lovis sutampa, jie panaikina vienas kitą, palikdami tamsią erdvę.

Eksperimento rezultatai parodė, kad šviesa elgiasi kaip banga, ir paneigė populiarią XVII – XVIII amžių idėją, kad šviesa buvo pagaminta iš mažyčių diskrečių dalelių. Tačiau 1905 m. Einsteino paaiškinimas apie fotoelektrinį efektą parodė, kad ne tik kaip bangos, bet ir šviesa veikia kaip dalelės, todėl dabartinė šviesos „bangos-dalelių dualumo“ idėja yra tokia.

Dvigubo plyšio eksperimentas vėl apvertė fiziką 1961 m., Kai vokiečių fizikas Clausas Jönssonas parodė, kad elektronams pereinant per du plyšius, jie taip pat sukuria trukdžių modelį.

Rezultatai buvo šokiruojantys, nes jei elektronai būtų atskiros dalelės, kaip buvo manyta, jie iš viso nesukurtų tokio modelio - veikiau jie sukurtų dvi ryškias linijas ten, kur būtų paveikę ekraną, praėję pro vieną ar kitą plyšį (maždaug pusė praeitų per vieną plyšį, o likusi dalis - per kitą, tokiu būdu sudarydami dvi linijas, kai praeidavo daugybė dalelių).

Šis novatoriškas eksperimentas suglumino ir nuramino fizikus, kurie iš kitų bandymų žinojo, kad elektronai taip pat elgiasi kaip dalelės. Galiausiai tai parodė, kad jie kažkaip yra abu.

„Pamatyti dviejų plyšių eksperimentą yra tarsi pirmą kartą stebėti visą saulės užtemimą: pro jus praeina primityvus jaudulys, o maži plaukai ant rankų atsistoja“, - „Physics World“ rašė astronomas Alison Campbell iš Škotijos St. Andrews universiteto. "Jūs manote, kad šis dalelių bangos dalykas yra tikras ir jūsų žinių pagrindai keičiasi ir keičiasi".

Tikimybės banga

Buvo manoma, kad jei elektronai būtų bangos, jie judėtų per abu plyšius iš karto, o dalelės turi judėti per vieną ar kitą plyšį. Ir net elektronai sulėtėjo iki to laiko, kai per eksperimentą vienu metu praeina tik vienas, vis tiek sugeba trukdyti vienas kitam. Kaip tai gali būti?

Rezultatams paaiškinti prireikė šiuolaikinės kvantinės mechanikos teorijos, siūlant, kad dalelės egzistuoja netikrumo būsenoje, o ne tam tikru metu ir vietoje, kol mes jas stebėsime, versdami jas rinktis. Taigi dalelės, keliaujančios per plokštelę, neprivalo pasirinkti A ar B plyšių; iš tikrųjų jie keliauja per abu.

Tai yra vienas iš būdų, kaip dalelės mažame kvantiniame pasaulyje elgiasi keistai, nukrypdamos nuo suprantamo makroskopinio, klasikinio žmonių ir pastatų bei medžių pasaulio. Tačiau mokslininkai pasidomėjo, kur yra riba tarp dviejų ir jei tokia egzistuoja.

„Kai kurie fizikai teigia, kad tarp kvantinės ir klasikinės fizikos turi būti objektyvi riba“, - „WordsSideKick.com“ pasakojo Arndtas. "Tai taip pat mįslingas."

Jei yra riba, tyrėjų 58 ir 114 atomų molekulės, sudarytos iš anglies, vandenilio ir azoto jungčių, ją stumia.

"Mes vis dar esame tokioje keistoje situacijoje, kad jei tikite, kad kvantinė fizika yra viskas, tada visi esame kažkaip sujungti su kvantinėmis priemonėmis, tuo sunku patikėti. Tačiau taip pat sunku patikėti, kad kvantinė fizika tam tikru momentu baigiasi. Tai ir yra. kodėl tokios grupės kaip mes bando padidinti [savo molekulių] sudėtingumą, kad pamatytume, ar tam tikru momentu yra slenkstis “.

Tyrimo, kuriam vadovauja Thomas Juffmann, taip pat iš Vienos universiteto, rezultatai buvo paskelbti internete kovo 25 d. Žurnale „Nature Nanotechnology“.

„WordsSideKick.com“ vyresniąją rašytoją Clara Moskowitz galite sekti „Twitter“ @ClaraMoskowitz. Norėdami gauti daugiau mokslo naujienų, sekite „WordsSideKick.com“ „Twitter“ @gyvenimų mokslas.


Vaizdo Papildas: .




Tyrimas


Ar Galėtumėte Valgyti Mėsainį Su Tarantula?
Ar Galėtumėte Valgyti Mėsainį Su Tarantula?

Kai Kurie Maisto Produktai Skonis Skiriasi Karštas Ar Šaltas
Kai Kurie Maisto Produktai Skonis Skiriasi Karštas Ar Šaltas

Mokslas Naujienos


Kada Mums Baigsis Nafta, O Kas Tada Nutiks?
Kada Mums Baigsis Nafta, O Kas Tada Nutiks?

Moteris, Kurią Mirė Jos Gaidys
Moteris, Kurią Mirė Jos Gaidys

Velykų Salos „Vaikščiojančių“ Akmens Galvų Diskusijos
Velykų Salos „Vaikščiojančių“ Akmens Galvų Diskusijos

Ar Ekologiškas 3D Spausdinimas Yra Mitas? (Op-Ed)
Ar Ekologiškas 3D Spausdinimas Yra Mitas? (Op-Ed)

Tiesiogiai Iš „Sci-Fi“: „Hoverbike“ „Naršo“ Per Orą Išbandydamas
Tiesiogiai Iš „Sci-Fi“: „Hoverbike“ „Naršo“ Per Orą Išbandydamas


LT.WordsSideKick.com
Visos Teisės Saugomos!
Dauginti Jokių Medžiagų Leidžiama Tik Prostanovkoy Aktyvią Nuorodą Į Svetainę LT.WordsSideKick.com

© 2005–2020 LT.WordsSideKick.com