Интерференция молекул!?

У нас уже не вызывает неприятие интерференция электронов, поскольку она является хрестоматийным примером волновых свойств элементарных частиц даже во вводных курсах квантовой механики. Однако теория предсказывает, что даже составные частицы могут проявлять волновые свойства.

Интернациональной команде ученых удалось заснять на пленку интерференцию одиночных молекул красителя размером 0,1 нм, который позволяет легко видеть их с помощью камеры.

Легендарный Ричард Фейнман как-то сказал, что интерференционные эффекты, вызванные дуальными свойствами элементарных частиц, являются одной из загадок квантовой физики. Понимание и применение волновых свойств материи для новых технологий является целью исследований, выполняемых командой Маркуса Арндта (Markus Arndt) в Венском университете.

Ученые впервые засняли фильм, который показывает суммарную картину квантовой интерференции стохастически достигающих экрана одиночных частиц фталоцианина после их прохождения через ультратонкую дифракционную нанорешетку. Как только молекулы попадали на экран, исследователи выполняли съемку, используя флюоресцентный микроскоп с пространственным разрешением, чья чувствительность была столь высока, что он мог отображать каждую молекулу и ее расположение с точностью до 10 нм.

В этих экспериментах ван-дер-ваальсовые силы между молекулами и решеткой создавали определенные трудности, поскольку сильно искажали интерференционную картину. Для того чтобы уменьшить их влияние, ученые использовали решетку толщиной всего 10 нм.

Эта новая разработка, комбинирующая микро- и нанотехнологии для получения дифракционной картины молекулярных пучков, является важной для расширенных экспериментов по квантовой интерференции для более сложных молекул, а также и в атомной интерферометрии.

Эксперименты имеют также и сильную дидактическую составляющую: они раскрывают одночастичный характер сложной квантовой дифракционной картины на макроскопической шкале, видимой для глаз. 
                            

  Выделенные кадры фильма, показывающие квантовую интерференционную картину от одиночных молекул фталоцианина