Ученые впервые засняли превращение атомов в квантовые волны

Физики из Французского национального исследовательского центра и Высшей педагогической школы в Париже впервые засняли процесс превращения атомов в квантовые волны. Исследование опубликовано на портале научных материалов arXiv.

На изображении видны белые точки атомов лития, окруженные размытыми красными полями так называемых волновых пакетов.

Первым идею о том, что атомы и дургие квантовые объекты одновременно обладают свойствами волн и частиц выдвинул сто лет назад французский физик Луи де Бройль.

В 1926 году гипотезу доработал австрийский коллега де Бройля Эрвин Шредингер, сформулировав один основных принципов квантовой механики. Согласно уравнению Шредингера, атомы существуют в пространстве как пакеты волнообразной вероятности, которые схлопываются при наблюдении в отдельные частицы.

В 2024 году ученым удалось визуализировать это причудливое свойство квантового мира, показав, как один объект можно одновременно находиться в двух противоположных друг другу состояниях.

Чтобы отобразить эту нечеткую двойственность, физики сначала охладили атомы лития до температур, близких к абсолютному нулю, бомбардируя их фотонами из лазера, чтобы лишить их импульса. Как только атомы охлаждались, новые лазеры захватывали их в оптическую решетку в виде дискретных (отдельных) пакетов.

Когда атомы охлаждались и удерживались, исследователи периодически выключали и включали оптическую решетку, расширяя атомы из ограниченного состояния, близкого к частице, до состояния, напоминающего волну, а затем обратно.

Камера микроскопа регистрировала свет, излучаемый по мере того, как атомы росли и сжимались между каждым состоянием, создавая изображение острых точек частиц внутри волнообразных пятен, что демонстрировало уравнение Шредингера.

По словам ученых, они намерены использовать свое открытие для изучения систем атомов и решения фундаментальных вопросов физики.

Ранее физикам удалось впервые создать квантовый кристалл, предсказанный 90 лет назад.