Các phân tử khổng lồ có thể ở hai nơi cùng một lúc, nhờ vào vật lý lượng tử.
Đó là điều mà các nhà khoa học đã biết từ lâu là đúng về mặt lý thuyết dựa trên một vài sự thật: Mỗi hạt hoặc nhóm hạt trong vũ trụ cũng là một sóng - ngay cả các hạt lớn, thậm chí là vi khuẩn, thậm chí cả con người, thậm chí cả hành tinh và ngôi sao. Và sóng chiếm nhiều nơi trong không gian cùng một lúc. Vì vậy, bất kỳ khối vật chất cũng có thể chiếm hai nơi cùng một lúc. Các nhà vật lý gọi hiện tượng này là "chồng chất lượng tử" và trong nhiều thập kỷ, họ đã chứng minh nó sử dụng các hạt nhỏ.
Nhưng trong những năm gần đây, các nhà vật lý đã nhân rộng các thí nghiệm của họ, chứng minh sự chồng chất lượng tử bằng cách sử dụng các hạt lớn hơn và lớn hơn. Bây giờ, trong một bài báo xuất bản ngày 23 tháng 9 trên tạp chí Nature Vật lý, một nhóm các nhà nghiên cứu quốc tế đã khiến phân tử được tạo thành từ 2.000 nguyên tử chiếm hai vị trí cùng một lúc.
Để thực hiện điều đó, các nhà nghiên cứu đã xây dựng một phiên bản phức tạp, hiện đại hóa của một loạt các thí nghiệm cũ nổi tiếng lần đầu tiên chứng minh sự chồng chất lượng tử.
Các nhà nghiên cứu từ lâu đã biết rằng ánh sáng, bắn xuyên qua một tấm có hai khe trong đó, sẽ tạo ra một mô hình giao thoa, hoặc một loạt các viền sáng và tối, trên bức tường phía sau tấm. Nhưng ánh sáng được hiểu là một sóng không có khối lượng, không phải là thứ được tạo thành từ các hạt, vì vậy điều này không gây ngạc nhiên. Tuy nhiên, trong một loạt các thí nghiệm nổi tiếng vào những năm 1920, các nhà vật lý đã chỉ ra rằng các electron bắn qua màng mỏng hoặc tinh thể sẽ hành xử theo cách tương tự, tạo thành các mô hình giống như ánh sáng trên bức tường đằng sau vật liệu nhiễu xạ.
Nếu các electron chỉ đơn giản là các hạt và do đó chỉ có thể chiếm một điểm trong không gian tại một thời điểm, chúng sẽ tạo thành hai dải, gần giống hình dạng của các khe, trên bức tường phía sau màng hoặc tinh thể. Nhưng thay vào đó, các electron va vào bức tường đó theo những kiểu phức tạp cho thấy các electron đã tự can thiệp vào. Đó là một dấu hiệu nhận biết của một làn sóng; ở một số điểm, các đỉnh sóng trùng nhau, tạo ra các vùng sáng hơn, trong khi ở các điểm khác, các đỉnh trùng với các máng, do đó hai điểm triệt tiêu lẫn nhau và tạo ra một vùng tối. Bởi vì các nhà vật lý đã biết rằng các electron có khối lượng và chắc chắn là các hạt, thí nghiệm cho thấy vật chất đóng vai trò như các hạt riêng lẻ và như sóng.
Nhưng đó là một điều để tạo ra một mô hình giao thoa với các điện tử. Làm điều đó với các phân tử khổng lồ là rất nhiều khó khăn hơn. Các phân tử lớn hơn có sóng dễ dàng phát hiện hơn, bởi vì các vật thể lớn hơn có bước sóng ngắn hơn có thể dẫn đến các mẫu giao thoa khó nhận biết. Và các hạt 2.000 nguyên tử này có bước sóng nhỏ hơn đường kính của một nguyên tử hydro, do đó mô hình giao thoa của chúng ít kịch tính hơn nhiều.
Để thực hiện thí nghiệm hai khe đối với những thứ lớn, các nhà nghiên cứu đã chế tạo một cỗ máy có thể bắn ra một chùm phân tử (những thứ gọi là "oligo-tetraphenylporphyrin được làm giàu bằng chuỗi fluoroalkylsulfanyl", gấp khoảng 25.000 lần khối lượng của một nguyên tử hydro đơn giản ) thông qua một loạt các tấm lưới và tấm mang nhiều khe. Chùm tia dài khoảng 6,5 feet (2 mét). Các nhà nghiên cứu đã viết trong bài báo này đủ lớn đến mức các nhà nghiên cứu phải tính đến các yếu tố như trọng lực và vòng quay của Trái đất trong việc thiết kế bộ phát chùm tia. Họ cũng giữ cho các phân tử khá ấm cho một thí nghiệm vật lý lượng tử, vì vậy họ phải tính đến nhiệt làm chen lấn các hạt.
Tuy nhiên, khi các nhà nghiên cứu bật máy lên, các máy dò ở đầu xa của chùm tia cho thấy một kiểu nhiễu. Các phân tử đã chiếm nhiều điểm trong không gian cùng một lúc.
Đó là một kết quả thú vị, các nhà nghiên cứu đã viết, chứng minh sự giao thoa lượng tử ở quy mô lớn hơn bao giờ hết được phát hiện.
"Các thế hệ tiếp theo của thí nghiệm sóng vật chất sẽ đẩy khối lượng theo một độ lớn", các tác giả viết.
Vì vậy, thậm chí các cuộc biểu tình lớn hơn về nhiễu lượng tử đang đến, mặc dù có lẽ sẽ không thể tự bắn qua giao thoa kế bất cứ lúc nào sớm. (Trước hết, chân không trong máy có thể sẽ giết chết bạn.) Chúng ta, những sinh vật khổng lồ sẽ phải ngồi một chỗ và xem các hạt có tất cả niềm vui.
