Физици от Виенския университет и Университета в Дуисбург-Есен демонстрираха за първи път квантовото поведение на металните наночастици, състоящи се от хиляди атоми. Творбата е публикувана в сп. Природа.

Учените са изследвали натриеви клъстери с размери около 8 нанометра , което е сравнимо със съвременните транзистори. Всяко такова «парче метал» съдържаше от 5 до 10 хиляди атома и имаше маса над 170 хиляди атомни единици, което е по-тежко от повечето протеини.

Въпреки сравнително големия си размер, частиците показват свойства, характерни за квантовия свят: те се държат както като вълни, така и като частици.

«Интуитивно изглежда, че такъв голям метален обект трябва да се държи като обикновена класическа частица. Но смущенията показват, че квантовата механика също работи в този мащаб», — каза водещият автор на работата, аспиранта във Виенския университет Себастиан Педалино.

За експеримента физиците охлаждат натриевите клъстери и ги прекарват през система от три дифракционни решетки, създадени от ултравиолетови лазери. Първият лазер постави частици в състояние на квантова суперпозиция —, това е състояние, в което обект може едновременно да бъде в няколко възможни позиции наведнъж.

По-късно различни «версии на траектории на » частици се припокриват една с друга и създават интерференчен модел — редуващи се ивици, характерни за поведението на вълната.

Физиците сравняват това състояние с мисловния експеримент на Ервин Шрьодингер за котката, която е едновременно жива и мъртва до наблюдението. В новото проучване металните наночастици всъщност се оказаха « както тук, така и не тук».

Авторите отбелязват, че експериментът се е превърнал в един от най-строгите тестове на квантовата механика за относително големи обекти. Според учените постигнатото ниво на тестване на квантовата теория е приблизително с порядък по-високо от предишните подобни експерименти.

Освен фундаменталната физика, технологията може да намери и практическо приложение. Разработеният интерферометър е в състояние да измерва изключително слаби сили от около 10⁻І⁶ нютона, което потенциално ще бъде полезно за създаване на ултрапрецизни сензори и нови нанотехнологии.

Преди това руски физици се научиха да контролират наноструктурите с помощта на квантов вакуум.