量子力学粒子的世界可以在同一时间两个地方存在,它也可以是非常远离对方,这让我们生活在经典物理学的宏观世界的恐惧。然而,两者之间的确切边界仍是一个谜。现在,物理学家比以往更加模糊了这条线,一个全新的“双缝实验”显示,包含多达2000个原子,分子可以在两个地方存在。

这个实验听起来很简单。光在表面上发射,在表面上有两个狭缝,光线投射在背后的另一个表面上。如果光仅由常规粒子组成,则背面的图案只会以狭缝的形状和大小出现。但是,结果表明,光波在水面上像波纹一样互相反射,形成了与水面虎纹相似的图案。

最奇怪的是,即使你用单个光子(或轻粒子)做实验,也会出现同样的条纹图案。不知何故,这些光子似乎没有像预期的那样走上固定的路径,而是一次穿越所有光子,互相干扰。

这种现象被称为量子叠加,最值得注意的是薛定谔的猫。在这个思想实验,隐藏在猫非生非死一箱,但在同一时间。直到当盒子被打开,其折叠成叠加的状态或另一种状态。

出于同样的原因,如果该检测器被设置在上述实验中的狭缝,以使它们进行测量的光的路径中,条纹图案会消失,测量结果将消除评估后立即获得的模糊性。

但是叠加似乎只适用于量子实相当物体变大时,这种现象就变得越来越难以发生,当它到达宏观尺度时,它似乎完全消失了。甚至薛定谔的猫思想实验也需要建立量子联系传说中的盒子也有放射性原子,而猫的生存取决于原子是否衰变。

那么极限在哪里呢?一次能放置在两个地方的最大的物体是什么?维也纳大学和巴士勒大学的科学家在对迄今测试的最大分子进行双缝实验后,现在更接近答案。

此前的纪录,涉及含有超过800个原子的分子,但最新的研究团队成功地将其扩展到2000个原子。

研究人员特别设计了质量大但仍然稳定的分子,可以在双间隙发射,并在超高真空中形成分子束。最终测量结果需要使用一种新设计的材料波干涉仪,基线为2米(6.6英尺)。

果然,实验发现这些分子存在于量子叠加中,并像涟漪一样互相干扰,一次最多7毫秒。这使我们的边界比以往任何时候都更接近宏观世界,从而模糊了量子物理学和经典物理学之间的界限。

这项研究的主要作者Yaakov Fein说:“我们的实验表明,量子力学及其所有奇怪的特性也非常强大,我乐观地认为,未来的实验将在更大的范围内测试它。”

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