Qualquer pessoa que entre no mundo da física quântica deve se preparar para algumas coisas desconhecidas no mundo cotidiano:gases nobres formam compostos, átomos se comportam como partículas e ondas ao mesmo tempo e eventos que no mundo macroscópico se excluem ocorrem simultaneamente.

No mundo da física quântica, Reinhard Dörner e sua equipe estão trabalhando com moléculas que - no sentido da maioria dos livros - não deveriam existir:compostos de hélio com dois átomos, conhecidos como dímeros de hélio. O hélio é chamado de gás nobre precisamente porque não forma nenhum composto. Contudo, se o gás for resfriado a apenas 10 graus acima do zero absoluto (menos 273 ° C) e, em seguida, bombeado através de um pequeno bocal para uma câmara de vácuo, o que torna ainda mais frio, então - muito raramente - esses dímeros de hélio se formam. Estas são incomparavelmente as moléculas estáveis ​​de ligação mais fraca do Universo, e os dois átomos na molécula estão correspondentemente extremamente distantes um do outro. Embora um composto químico de dois átomos geralmente mede cerca de 1 angstrom (0,1 nanômetro), dímeros de hélio medem em média 50 vezes mais, ou seja, 52 angstrom.

Os cientistas em Frankfurt irradiaram esses dímeros de hélio com um flash laser extremamente poderoso, que torceu ligeiramente a ligação entre os dois átomos de hélio. Isso foi o suficiente para fazer os dois átomos se separarem. Eles então viram - pela primeira vez - o átomo de hélio voando como uma onda e gravaram em filme.

De acordo com a física quântica, objetos se comportam como uma partícula e uma onda ao mesmo tempo, algo que é mais conhecido por partículas de luz (fótons), que por um lado se sobrepõem como ondas onde podem se acumular ou se extinguir (interferência), mas, por outro lado, como o 'vento solar' pode impulsionar espaçonaves através de suas velas solares, por exemplo.

O fato de os pesquisadores terem sido capazes de observar e filmar o átomo de hélio voando como uma onda em seu experimento de laser foi devido ao fato de que o átomo de hélio só voou com uma certa probabilidade:com 98 por cento de probabilidade ele ainda estava ligado ao seu segundo parceiro de hélio, com 2 por cento de probabilidade ele voou. Essas duas ondas de átomo de hélio - aí vem, física quântica! - sobreponha, e sua interferência poderia ser medida.

A medição de tais 'ondas quânticas' pode ser estendida a sistemas quânticos com vários parceiros, como o trímero de hélio composto por três átomos de hélio. O trímero de hélio é interessante porque pode formar o que é referido como um 'estado Efimov exótico, 'diz Maksim Kunitski, primeiro autor do estudo:"Esses sistemas de três partículas foram previstos pelo teórico russo Vitaly Efimov em 1970 e corroborados pela primeira vez em átomos de césio. Cinco anos atrás, descobrimos o estado Efimov no trímero do hélio. O método de irradiação de pulso de laser que desenvolvemos agora pode nos permitir no futuro observar a formação e decadência dos sistemas Efimov e, assim, entender melhor os sistemas físicos quânticos que são difíceis de acessar experimentalmente. "