Уроните мяч — он упадёт. С атомом всё интереснее: его можно подготовить так, что он будет одновременно двигаться по двум разным путям. Именно этим воспользовались израильские физики. Одну часть атомной волны удерживали на месте, другой позволили свободно падать. А потом соединили их и посмотрели, какую «метку» оставило падение.
Работа международной команды с участием нобелевского лауреата Роджера Пенроуза вышла 2 сентября 2026 года в Science Advances.
Как атом отправили двумя дорогами
В лаборатории Университета Бен-Гуриона облако атомов рубидия охладили почти до абсолютного нуля. При таких температурах исследователи могут особенно точно управлять их квантовым поведением.
Атом здесь ведёт себя как волна. Её можно разделить на две части — сам атом при этом не разрезают пополам. Получается квантовая суперпозиция: две траектории существуют одновременно.
С помощью магнитного поля одну часть волны словно подвесили. Другой дали небольшой толчок вверх, после которого она двигалась под действием тяжести, как подброшенный мяч.
Когда части вновь совместили, они стали усиливать или ослаблять друг друга. Примерно так встречаются волны на воде: гребень, наложившийся на гребень, становится выше, а гребень и впадина могут погасить друг друга. По результату физики измерили, насколько сместились колебания одной атомной волны относительно другой. На научном языке — разность квантовых фаз.
Or Dobkowski
Где здесь Эйнштейн
Одна из ключевых идей Эйнштейна: внутри свободно падающего лифта человек ощущал бы невесомость. Всё рядом падает вместе с ним, поэтому локально тяжесть будто исчезает.
Но как эта идея работает для объекта, который может идти сразу двумя путями? Расчёты предсказывали определённый сдвиг фазы. Эксперимент показал соответствие этому предсказанию.
Новизна — в прямом измерении именно этой квантовой фазы свободного падения. Влияние гравитации на квантовые частицы наблюдали и раньше.
До единой теории, объясняющей и атомы, и гравитацию, ещё далеко. Этот опыт также не доказывает, что сама гравитация имеет квантовую природу. Зато у физиков появился способ задавать природе более сложные вопросы.
Следующий — можно ли проделать подобное с гораздо более тяжёлыми объектами, например наноалмазами. По сообщению Оксфорда, такая работа в группе Бен-Гуриона уже идёт. Именно там станет интереснее всего: сохранится ли странная возможность двигаться двумя путями, когда квантовый объект начнёт приближаться к нашему привычному миру?
Читайте также
У этого робоската нет мотора. Он плавает мышцей лягушки
Живая мышца, инфракрасный луч и прозрачные плавники: учёные собрали робота, который выглядит как инженерный парадокс.
У старых мышей потемнела шерсть и улучшилась память: что за «морепродукт молодости»?
Добавка из морских асцидий за два месяца улучшила результаты тестов на память и изменила шерсть животных. Что показал эксперимент —…
Умерла Ада Йонат: за что израильтянка получила Нобелевскую премию
25 000 попыток, структура рибосомы и новый взгляд на антибиотики: чем Ада Йонат изменила науку и за что получила Нобелевскую…