Untuk waktu yang lama, diyakini bahwa hukum mekanika kuantum hanya berlaku untuk objek kecil seperti foton. Namun, fisikawan telah membuktikan bahwa benda yang sangat besar (menurut standar dunia molekuler) dapat mematuhi aturan ini.
Anda mungkin pernah mendengar lebih dari sekali tentang eksperimen pikiran yang pernah dirumuskan oleh fisikawan Austria Erwin Schrödinger - eksperimen yang sama dengan kucing, kotak, dan isotop radioaktif. Menurut kondisi eksperimental, seekor kucing dapat mati secara bersamaan dan tidak mati, yaitu dalam keadaan semacam ketidakpastian kuantum - "superposisi". Nah, para ilmuwan tidak memasukkan kucing ke dalam kotak, mereka hanya menjalankan eksperimen yang sama dengan molekul besar 2.000 atom.
Superposisi kuantum telah diuji berkali-kali pada sistem kecil, dan fisikawan telah berhasil menunjukkan bahwa partikel individu dapat berada di dua tempat pada waktu yang sama. Namun dalam skala yang sama, eksperimen semacam ini belum pernah dilakukan sebelumnya.
Eksperimen ini memungkinkan para peneliti untuk memperbaiki hipotesis mekanika kuantum dan lebih memahami bagaimana sebenarnya cabang fisika misterius ini bekerja - serta bagaimana hukum mekanika kuantum digabungkan dengan hukum fisika klasik yang lebih tradisional dan berskala lebih besar. "Hasil kami menunjukkan kesesuaian yang sangat baik dengan teori kuantum dan tidak dapat dijelaskan dalam istilah fisika klasik," para peneliti membantah dalam makalah mereka.
Secara khusus, penelitian baru ini mencakup persamaan Schrödinger, yang menjelaskan bagaimana partikel individu dapat berperilaku seperti gelombang dan muncul di beberapa tempat pada waktu yang sama. Cara termudah untuk menggambarkan interaksi mereka adalah seperti riak di kolam tempat Anda melemparkan beberapa batu sekaligus.
Untuk membuktikan hipotesis mereka, para ilmuwan melakukan percobaan dengan dua celah - sebuah pengalaman yang dikenal oleh fisikawan kuantum. Biasanya terdiri dari memproyeksikan partikel cahaya individu (foton) melalui dua celah. Jika foton hanya bertindak seperti partikel, proyeksi cahaya yang dihasilkan ke sisi lain hanya akan menunjukkan satu garis. Namun pada kenyataannya, cahaya yang diproyeksikan di sisi lain menunjukkan pola interferensi - banyak pita yang berinteraksi seperti gelombang. Seperti yang Anda lihat, pembuktian bahkan tidak memerlukan perangkat keras super sensitif.
Skema percobaan.
Tampak bagi kami bahwa foton berada di dua tempat pada waktu yang sama, seperti kucing Schrödinger. Tapi, seperti yang diketahui banyak orang, kucing ada di dua negara bagian hingga ia memiliki pengamat luar. Saat kotak dibuka, status kucing menjadi pasti - apakah masih hidup atau mati.
Video promosi:
Ini sama dengan foton. Segera setelah cahaya diukur atau diamati secara langsung oleh seseorang, superposisi menghilang dan status foton diperbaiki. Ini adalah salah satu misteri utama di jantung semua mekanika kuantum.
Para peneliti mengulangi percobaan dengan dua celah, tetapi alih-alih menggunakan foton, mereka menggunakan elektron, atom, dan molekul kecil. Tapi sekarang fisikawan telah menunjukkan bahwa molekul besar mematuhi aturan yang sama! Tim tersebut menggunakan kumpulan besar atom yang terdiri dari 2.000 "bagian" untuk menciptakan pola interferensi kuantum seolah-olah mereka berperilaku seperti gelombang dan berada di lebih dari satu tempat pada waktu yang sama.
Molekul kolosal ini dikenal sebagai "oligotetraphenylporphyrins yang diperkaya dengan rantai fluoroalkylsulfanyl", dan beberapa di antaranya memiliki massa 25.000 kali massa atom hidrogen. Tapi seiring bertambahnya ukuran molekul, mereka juga menjadi kurang stabil, itulah sebabnya para ilmuwan hanya mampu mengganggu mereka selama tujuh milidetik pada satu waktu menggunakan peralatan yang baru dikembangkan - interferometer materi gelombang. Bahkan faktor-faktor seperti rotasi bumi dan tarikan gravitasi atom itu sendiri harus diperhitungkan. Nah, pekerjaan itu sepadan.
Kita sekarang tahu bahwa aturan mekanika kuantum tidak hanya berlaku untuk objek kecil seperti foton, tetapi juga untuk benda yang jauh lebih besar. Rekor sebelumnya adalah sebuah molekul yang hanya terdiri dari 800 atom - diyakini bahwa ini adalah batas yang setelahnya, alih-alih hukum fisika kuantum, hukum fisika klasik mulai bekerja. Tetapi ini bukanlah akhir: tim yakin bahwa dalam waktu dekat ini akan dapat mencetak rekor baru.
Vasily Makarov
