Точную границу между классической и квантовой физикой определить сложно. Квантовые эффекты достоверно наблюдаются у элементарных частиц — электронов и атомов, а также у отдельных молекул. Знаменитый опыт с двумя щелями для света (фотонов) был проведён ещё в 1801 году, почти за столетие до формулирования основ квантовой теории. Однако чудеса на этом не закончились — квантовый мир вновь поразил учёных, раздвинув привычные рамки.
Источник изображений: Nature 2026
Исследователи из Венского университета (University of Vienna) воспроизвели эксперимент с двумя щелями для сравнительно крупных металлических частиц, которые в обычных условиях не проявляли бы квантовых свойств. Тем не менее, опыт продемонстрировал, что наночастицы натрия размером около 8 нм (сопоставимым с элементами современных транзисторов) способны одновременно находиться «в двух местах», демонстрируя волновую интерференцию, подобно фотонам в опыте Юнга, поставленном 225 лет назад.
Учёные создали кластеры из 5 000–10 000 охлаждённых атомов натрия диаметром примерно 8 нм и массой свыше 170 000 а.е.м., что, например, значительно больше массы большинства белковых молекул. Эти частицы пропускали через систему из трёх дифракционных решёток, созданных ультрафиолетовыми лазерными лучами в виде стоячих волн, чтобы сформировать суперпозицию возможных траекторий. В итоге в конце установки возникла отчётливая интерференционная картина, что прямо указывало на распространение волновой функции центра масс наночастиц одновременно по нескольким путям. Все результаты, как и положено, получили строгое математическое обоснование в рамках квантовой механики.
В ходе исследования специалисты нередко именуют обнаруженный эффект «квантовой суперпозицией по аналогии с котом Шрёдингера», ведь частица до её фиксации фактически пребывает в нескольких положениях одновременно. Сравнение с известным мысленным опытом Эрвина Шрёдингера указывает на возможность проявления квантовых свойств даже в макроскопических объектах. Ясно, что принципы квантовой механики сохраняют свою силу и на новых масштабах, пределы которых были увеличены примерно в десять раз относительно прежних достижений в данной сфере. Скорее всего, это ещё не окончательный рубеж. Именно так открывается дорога к практическому применению квантовых эффектов в перспективе.
