Ваш браузер устарел и не обеспечивает полноценную и безопасную работу с сайтом.
Установите актуальную версию вашего браузера или одну из современных альтернатив.
Большое значение для изучения волновых свойств частиц материи имел переход от опытов по дифракции частиц на кристаллах к опытам по дифракции на дифракционных решетках [1]. Эти эксперименты, начавшиеся с изучения дифракции на решетках самых легких частиц — электронов [2, 3], были затем распространены и на случай молекул, содержащих достаточно большое число атомов [4]. Важным моментом, определившим дальнейшее направление исследований, явилось использование в эксперименте интерферометра Тальбота — Лоу [5] и интерферометра Капицы-Дирака — Тальбота — Лоу [6] (рис. 1). Существенной особенностью этих интерферометров является то, что они позволяют проводить эксперименты с пучками частиц небольшой интенсивности, обладающих к тому же довольно невысокой пространственной когерентностью.
С помощью нового интерферометра Капицы — Дирака — Тальбота — Лоу, были выявлены волновые свойства молекул функционализированных олигопорфиринов с массой более 25000 а.е.м. [7]. Эти молекулы состоят из более чем 2000 атомов и на сегодняшний день являются самыми тяжелыми микрообъектами, демонстрирующими волновые свойства.
Молекулярный пучок формировался путем импульсной лазерной десорбции с предметного стекла с покрытием. Луч коллимировался щелями (500 мкм по горизонтали, 400 мкм по вертикали) и модулировался диском-прерывателем с псевдослучайной последовательностью отверстий для измерения времени пролета. Используемые молекулы представляли собой специально подобранные производные олиго-тетрафенилпорфиринов, обогащенные до 60 фторалкилсульфонильных цепей. После прохождения интерферометра молекулы ионизировались электронным ударом, отбирались по массе и подсчитывались. Затем интерференционные полосы обнаруживались путем смещения конечной механической решетки поперечно небольшими шагами при одновременном мониторинге передаваемого молекулярного потока.
Вид интерференционных полос для таких массивных частиц (рис. 2) был получен с использованием нового интерферометра Капицы — Дирака— Тальбота — Лоу длиной 2 м, самого длинного макромолекулярного интерферометра на сегодняшний день, который обеспечивал доступ к широкому диапазону масс частиц с большим разнообразием внутренних состояний. Молекулы в этом исследовании имели длину волны де Бройля, равную 53 фм, что на пять порядков меньше диаметра самих молекул.
Развитие экспериментальных методов квантовой механики за последние два с половиной десятилетия сделали нас свидетелями того, что было названо второй квантовой революцией: возрождение исследований квантовых основ, идущих рука об руку с растущими экспериментальными возможностями, возродило идею использования квантовых суперпозиций для технологических приложений от информатики до точной метрологии.
Демонстрация в работе [7] волновой природы нового класса массивных частиц подчеркивает универсальность квантовой механики, показывая, что динамика таких частиц не может быть понята без квантовой теории. Кроме того, увеличение массы частиц, обладающих волновыми свойствами, накладывает более строгие ограничения на модифицированные квантовые теории, такие, например, как объективные модели коллапса [8]. Представленные результаты должны быть включены в курсы физики и квантовой механики, изучаемые в технических университетах России.
