Molekul raksasa boleh berada di dua tempat sekaligus, terima kasih kepada fizik kuantum.
Itulah sesuatu yang lama diketahui ahli sains secara teori berdasarkan beberapa fakta: Setiap zarah atau sekumpulan zarah di alam semesta juga gelombang - bahkan zarah besar, bahkan bakteria, bahkan manusia, bahkan planet dan bintang. Dan gelombang menduduki pelbagai tempat di ruang sekaligus. Oleh itu, sekeping bahan juga boleh menempati dua tempat sekaligus. Fizik memanggil fenomena ini "superposisi kuantum," dan selama beberapa dekad, mereka telah menunjukkan ia menggunakan zarah kecil.
Tetapi dalam beberapa tahun kebelakangan ini, ahli fizik telah meningkatkan eksperimen mereka, menunjukkan superposisi kuantum menggunakan zarah yang lebih besar dan lebih besar. Kini, dalam sebuah kertas kerja yang diterbitkan pada 23 September di jurnal Nature Physics, sebuah pasukan penyelidik antarabangsa telah menyebabkan molekul terdiri daripada sehingga 2,000 atom untuk menduduki dua tempat pada masa yang sama.
Untuk menariknya, para penyelidik membina versi rumit dan moden dari satu siri percubaan lama yang terkenal yang mula-mula menunjukkan superposisi kuantum.
Penyelidik telah lama mengetahui bahawa cahaya, dipecat melalui lembaran dengan dua celah di dalamnya, akan mewujudkan corak gangguan, atau satu siri pinggir cahaya dan gelap, di dinding di belakang lembaran. Tetapi cahaya difahami sebagai gelombang besar-besaran, bukan sesuatu yang terbuat daripada zarah, jadi ini tidak menghairankan. Walau bagaimanapun, dalam satu siri percubaan yang terkenal pada tahun 1920-an, ahli fizik menunjukkan bahawa elektron yang dipecat melalui filem-filem tipis atau kristal akan berkelakuan dengan cara yang sama, membentuk corak seperti cahaya di dinding di belakang bahan yang diffracting.
Sekiranya elektron adalah zarah yang semata-mata, dan hanya dapat menampung satu titik dalam ruang pada satu masa, mereka akan membentuk dua jalur, kira-kira bentuk celah, di dinding di belakang filem atau kristal. Tetapi sebaliknya, elektron memukul dinding itu dalam corak kompleks yang menyatakan elektron telah mengganggu diri mereka sendiri. Itulah tanda yang jelas tentang gelombang; di beberapa tempat, puncak ombak bertepatan, mewujudkan kawasan yang lebih cerah, sementara di tempat lain, puncak bertepatan dengan palung, maka kedua-dua membatalkan satu sama lain dan mewujudkan kawasan gelap. Kerana fizik sudah tahu bahawa elektron mempunyai massa dan pasti zarah, eksperimen menunjukkan bahawa perkara bertindak sebagai zarah individu dan sebagai gelombang.
Tetapi ia satu perkara untuk mewujudkan corak gangguan dengan elektron. Melakukannya dengan molekul gergasi adalah lebih rumit. Molekul yang lebih besar mempunyai gelombang yang kurang mudah dikesan, kerana objek yang lebih besar mempunyai panjang gelombang yang lebih pendek yang boleh menyebabkan corak gangguan yang hampir tidak dapat dilihat. Dan zarah-zarah 2,000 atom ini mempunyai panjang gelombang yang lebih kecil daripada diameter atom hidrogen tunggal, jadi corak gangguan mereka jauh lebih dramatik.
Untuk menanggalkan percubaan dua kali ganda untuk benda-benda besar, para penyelidik membina sebuah mesin yang boleh menyerang pancaran molekul (hal-hal yang disebut "oligo-tetraphenylporphyrins diperkaya dengan rantai fluoroalkylsulfanyl," lebih daripada 25,000 kali jisim atom hidrogen sederhana ) melalui satu siri grates dan lembaran yang mengandungi pelbagai slits. Rasuk itu panjangnya kira-kira 6.5 kaki (2 meter). Itu cukup besar bahawa para penyelidik terpaksa memikirkan faktor-faktor seperti graviti dan putaran Bumi dalam merancang pemancar rasuk, para ahli sains menulis di dalam kertas itu. Mereka juga memelihara molekul-molekul yang agak hangat untuk eksperimen fizik kuantum, jadi mereka perlu mengira haba yang meresap zarah.
Namun begitu, apabila penyelidik menghidupkan mesin itu, pengesan di hujung balok itu mendedahkan corak gangguan. Molekul-molekul itu menduduki pelbagai mata di ruang sekaligus.
Hasilnya menarik, para penyelidik menulis, membuktikan gangguan kuantum pada skala yang lebih besar daripada yang pernah dikesan.
"Generasi percubaan gelombang generasi akan datang akan mendorong jisim dengan susunan magnitud," penulis menulis.
Oleh itu, demonstrasi campur tangan kuantum yang lebih besar akan datang, walaupun mungkin tidak mungkin untuk menyalakan diri melalui interferometer dalam waktu dekat. (Pertama sekali, vakum dalam mesin itu mungkin akan membunuh anda.) Kami makhluk gergasi hanya perlu duduk di satu tempat dan menonton zarah-zarah mempunyai semua keseronokan.
