Susipažinkime su molekuliniu aštuonkoju – mažuoju Šrėdingerio katės broliuku

Tarptautinė mokslininkų komanda pasiekė naują rekordą, patvirtindama nanodalelių kvantines savybes. Be to, pavyko kiek kitaip pažvelgti į žymųjį mintinį Šrėdingerio katės eksperimentą. Kadangi pasirinktų molekulių formą yra nestandartinė, aprašytąjį eksperimentą galima pervadinti „molekulinio aštuonkojo“ efektu.

Nuo pat XX amžiaus pradžios kvantinė mechanika atlieka stipriausios moderniosios fizikos atramos funkciją. Tačiau kai kurie kvantinės mechanikos dėsningumai iš pažiūros yra visiškai nesuderinami su sveika nuovoka ir kasdienio gyvenimo pastebėjimais. Vieną iš akivaizdžių prieštaravimų prieš 80 metų sugalvojo austrų fizikas Ervinas Šrėdingeris: jis iškėlė mintį, ar įmanoma įgyvendinti tokią ekstremalią superpoziciją, kuomet katė vienu metu būtų ir gyva, ir mirusi. Žinoma, žvėrelio labui toks eksperimentas nebuvo iš tikrųjų įgyvendintas. Tačiau sėkmingi eksperimentai, kuriuos atliko Gerlichas su savo komanda, rodo, jog įmanoma atkartoti kai kuriuos svarbius šio mintinio eksperimento rezultatus su organinėmis molekulėmis.

Kvantinėje fizikoje masyvių dalelių sklidimas yra aprašomas medžiagos bangų koncepcija. Tam tikra prasme tai reiškia, kad dalelės praranda savo klasikines tiksliai apibrėžtos buvimo vietos savybes, o jų kvantinė banginė funkcija gali vienu metu išplisti po didelį plotą. Iš tikrųjų į šį reiškinį, jeigu jį nagrinėsime Šrėdingerio katės atžvilgiu, galime žvelgti kaip į būseną, atitinkančią mirtį ir gyvybę vienu metu. Kvantinėje fizikoje tai vadinama superpozicija.

Markusas Arntas (Markus Arndt) kartu su Vienos universiteto fizikų komanda bando atsakyti į klausimą, iki kokio sudėtingumo lygio vis dar galioja nepaprastieji kvantinės mechanikos dėsniai. Mokslininkai tyrinėja didėjančios apimties molekulių savybes, ypač jų superpoziciją įvairiuose interferometro taškuose.

Didelis daugelio organinių kompleksų nestabilumas apsunkina fizikų paieškas, mat didžioji dalis molekulių tiesiog išsiskaido šilumio dalelio pluošto parengimo metu. Taigi fizikams į pagalbą teko pasikviesti Šveicarijos ir JAV chemikus. Su šių specialistų pagalba pavyko užbaigti masyvių molekulių kompleksų, galinčių atlaikyti itin svarbų garininio procesą, sintezę.

Naudodami specifiškai susintetintas organines molekules, sudarytas iš 430 atomų kompleksų, tyrėjai galėjo atskleisti jų kvantinę banginę prigimtį esant masės ir dydžio režimams – tai, kas iki šiol eksperimentiškai nebuvo įmanoma.

Šios dalelės savo dydžiu, mase ir sudėtingumu prilygsta insulino molekulėms, be to, jos pasižymi daugeliu klasikinių objektų savybėmis. Tačiau nepaisant to, atliktuose eksperimentuose sukonstruotosios molekulės gali egzistuoti esant savo išsidėstymo superpozicijai, todėl visai kaip Šrėdingerio katės atveju, pasižymėti būsena, kurios klasikinėje fizikoje tiesiog nėra.