Прорыв в молекулярной интерферометрии

Экспериментальная группа из Венского университета продемонстрировала новую технику наблюдения явления квантовой интерференции для больших молекул. Это открывает возможности для наблюдения классического двухщелевого эксперимента для таких относительно крупных объектов как биомолекулы и нанокластеры.

Схематическое изображение реализованной экспериментаторами техники.
Схематическое изображение реализованной экспериментаторами техники.

Новая техника основана на использовании трёх стоячих волн, образованных ультрафиолетовым излучением с длиной волны 157 нм. Пропуская поперёк них молекулярные кластеры из гексафторбензола и ванилина (их атомная масса составляла около 2000), экспериментаторы добивались того, чтобы при поглощении фотона эти кластеры разваливались на две части, которые получали поперечный импульс и покидали установку. При этом поглощение могло происходить только в пучностях стоячей волны, которые выполняли таким образом роль своеобразных стенок. Узлы же были аналогами щелей, сквозь которые кластеры проходили беспрепятственно.

Согласно квантовой механике, в такой установке должна наблюдаться дифракция кластеров на узлах стоячей волны. Первая стоячая волна при этом выполняет роль точечного источника кластеров, а на второй происходит их дифракция. После дифракции волны образуют сложную интерференционную картину, известную как «ковёр Тальбота», но на некотором расстоянии волны снова сходятся в последовательность ярких точек, повторяющих профиль дифракционной решётки — это явление известно как эффект Тальбота. Однако непосредственное наблюдение этой картины затруднительно, поэтому и была использована третья волна, выполнявшая роль маски. Если наблюдался эффект Тальбота, то маска полностью закрывала волну, и детектор, стоявший за ней, не регистрировал частиц. В обратном же случае частицы детектировались. Описанный метод наблюдения интерференции известен как временной интерферометр Тальбота — Лау, его принцип действия наглядно представлен на картинке ниже.

Схема работы временного интерферометра Тальбо — Лау, использованная в опубликованной статье.
Схема работы временного интерферометра Тальбо — Лау, использованная в опубликованной статье.


Источник: Molecular Interferometry Makes a New Break // Physics

comments powered by Disqus