Уж сколько раз твердили миру...И про корпускулярно-волновой дуализм. И про то, что любая частица есть волна, которая обретает некоторые свойства материального объекта. И применительно к более крупным частичкам обозначалось, что они приобретают свойства волны в некоторых случаях. Но всегда пытливый ум просит только одного...Подтверждения! Ну или реального наблюдения процесса.
Вероятнее всего вам будет весьма интересно узнать про одно из недавних исследований.
На изображении показаны атомы лития, охлажденные почти до абсолютного нуля, которые представлены в виде красных точек. Объединив несколько таких изображений, авторы смогли наблюдать, как атомы ведут себя как волны. При таких температурах вообще появляются разные интересные штуки. Вспомним только про конденсат Бозе-Эйнштейна, который иллюстрирует реальное состояние суперпозиции.
Удивительные изображения в исследовании показывают, как атомы превращаются в квантовые волны, как и предсказывал Шрёдингер.
Новая техника визуализации, которая фиксирует трансформацию замороженных атомов лития в квантовые волны, может быть использована для изучения некоторых из наименее изученных аспектов квантового мира.
Впервые физики получили четкие изображения отдельных атомов, ведущих себя как волны. На этом изображении показано, как острая красная точка флуоресцентного атома превращается в нечеткую массу волновых пакетов, блестяще поддерживая один из краеугольных камней квантовой механики: идею о том, что атомы существуют и как частицы, и как волны.
Ученые, использующие этот метод визуализации, опубликовали свои результаты на сервере препринтов arXiv, поэтому их работа еще не прошла рецензирование.
«Волновая природа материи остается одним из самых ярких аспектов квантовой механики», - пишут исследователи в своей статье. Они добавили, что их новая техника может быть использована для изображения более сложных систем и обеспечения понимания некоторых фундаментальных вопросов физики.
Теорема корпускулярно-волнового дуализма была впервые предложена французским физиком Луи де Бройлем в 1924 году и расширена два года спустя Эрвином Шрёдингером. Он утверждает, что все объекты квантового размера и, следовательно, вся материя существуют одновременно как частицы и волны. Физики обычно интерпретируют знаменитое уравнение Шрёдингера так, что атомы существуют в космосе как волнообразные пакеты вероятностей, которые при наблюдении распадаются на отдельные частицы.
Это странное свойство квантового мира весьма противоречиво, но оно наблюдалось в многочисленных экспериментах. Так что мы видим на этих странных картинках?
Чтобы отобразить эту расплывчатую теорему о двойственности на фотографии, физики сначала бомбардировали атомы лития фотонами или частицами света из лазера, чтобы лишить их импульса и охладить их почти до абсолютного нуля.
После охлаждения атомов дополнительный лазер захватывал их в виде отдельных пакетов внутри оптической решетки. Как только атомы остыли и удерживались, исследователи периодически выключали и включали оптическую решетку, заставляя атомы расширяться из состояния ограниченных частиц в волнообразное состояние, а затем обратно.
Оптическая решётка получается за счёт интерференции лазерных пучков, распространяющихся в противоположных направлениях, образуя пространственно периодический потенциал. Полученный потенциал способен захватывать нейтральные атомы благодаря Штарковскому сдвигу.
Камера микроскопа записывала свет, излучаемый атомами в состоянии частицы, в два разных момента времени, в течение которых атомы вели себя как волны. Исследователи построили форму этой волны, объединив множество изображений, и наблюдали, как она расширяется со временем в полном соответствии с уравнением Шредингера.
Теперь для тех, кто совсем ничего не понял. По сути охлаждение частиц и создание для них этаких резонаторов (читай как клетки, в которой частица может существовать или волна колебаться) позволило разглядеть, как локализованные точечные частицы вдруг становятся волнами. Это и видно на изображении, где накладываются точки друг на друга. И да, это не тепловое движение атома. Ведь при температурах, близких к абсолютному нулю, их почти нет.
⚡ Обязательно подпишитесь на Telegram проекта! Там самое интересное по теме.
✅ Поддержать проект монеткой или задать вопрос можно тут! Здесь же я публикую фрагменты будущей книги, которую могут читать подписчики
👉💖 Ставьте лайки материалу, подписывайтесь на проект!