Na mecânica quântica, as partículas podem se comportar como ondas e seguir vários caminhos em um experimento. Requer apenas combinações de pares de caminhos, ao invés de três ou mais, para determinar a probabilidade de uma partícula chegar a algum lugar. Pesquisadores das universidades de Viena e Tel Aviv abordaram esta questão pela primeira vez explicitamente usando a interferência de ondas de grandes moléculas por trás de várias combinações de Duplo, e fendas triplas.

A mecânica quântica descreve como a matéria se comporta nas menores escalas de massa e comprimento. Contudo, a ausência de fenômenos quânticos em nossas vidas diárias desencadeou uma busca por modificações mínimas da mecânica quântica, que só pode ser perceptível para partículas massivas. Um dos candidatos é procurar a chamada interferência de ordem superior. Na mecânica quântica padrão, o padrão de interferência resultante de um número arbitrário de caminhos abertos não interagentes pode sempre ser descrito por todas as combinações de pares de caminhos. Qualquer padrão remanescente seria devido a interferência de ordem superior e seria um possível indicador para uma nova física.

Embora esta regra tenha sido testada antes com luz e radiação de microondas, pesquisadores das Universidades de Viena e Tel Aviv realizaram pela primeira vez um experimento dedicado com moléculas massivas. "A ideia é conhecida há mais de vinte anos. Mas só agora temos os meios tecnológicos para reunir todos os componentes e construir um experimento capaz de testá-lo com moléculas massivas, "diz Christian Brand, um dos autores do estudo.

Difração de onda de matéria multi-fenda

Em seus experimentos na Universidade de Viena, pesquisadores do Quantum Nanophysics Group liderado por Markus Arndt prepararam moléculas orgânicas complexas como ondas de matéria. Isso foi conseguido evaporando-os de um ponto do tamanho de um mícron em alto vácuo e deixando-os evoluir livremente por algum tempo. Depois de um tempo, cada molécula deslocalizada, espalhando-se por muitos lugares ao mesmo tempo. Isso significa que quando cada molécula encontra uma máscara contendo várias fendas, ele pode atravessar muitas das fendas em paralelo. Comparando cuidadosamente a posição das moléculas que chegam ao detector atrás de uma combinação de fendas duplas e triplas eles eram capazes de colocar limites em qualquer contribuição multipercurso.

Tecnologia que permite a nanofabricação

Um componente crucial do experimento é a máscara - uma membrana ultrafina na qual matrizes de fendas duplas e triplas foram fabricadas. Ele foi projetado e fabricado por Yigal Lilach e Ori Cheshnovsky na Universidade de Tel Aviv. Eles tiveram que projetar uma máscara de difração, onde o desvio máximo nas dimensões da fenda não era muito maior do que o tamanho das moléculas que estava difratando. A máscara foi integrada no laboratório de Viena e os pesquisadores estudaram uma ampla gama de velocidades moleculares na mesma execução experimental. Para todos eles, os cientistas descobriram que o padrão de interferência segue as expectativas da mecânica quântica padrão com um limite superior no desvio de menos de uma partícula em cem. "Esta é a primeira vez que um teste explícito desse tipo foi realizado com partículas massivas", diz Joseph Cotter, o primeiro autor desta publicação. "Testes anteriores ampliaram as fronteiras com fótons únicos e microondas. Em nosso experimento, colocamos limites na interferência de ordem superior de objetos massivos. "

O estudo é publicado em Avanços da Ciência .