Dmitry Karlovets, senior forskare vid TSU Fysiska fakulteten, och Valery Serbo från Institute of Mathematics vid SB RAS har visat att det är möjligt att observera vågegenskaperna hos massiva partiklar vid rumstemperatur i praktiskt taget vilket modernt fysiklaboratorium som helst – det är bara nödvändigt att exakt fokusera partikelstrålen. Resultaten av den teoretiska forskningen publicerades i Fysiska granskningsbrev .

Vanligtvis är partiklarnas vågegenskaper väl manifesterade i fysikexperiment vid låga temperaturer, till exempel, i fenomenet supraledning. På grund av nödvändigheten att kyla partiklarna, forskning om materiens vågnatur har varit ganska dyr. "Vi hittade ett sätt att utföra ett experiment där partiklarnas vågegenskaper uppstår vid rumstemperatur. För detta, inget behöver kylas, det är bara bra att fokusera strålen, " förklarar Dmitry Karlovets.

Enligt de teoretiska fysikerna, elektronstrålen måste fokuseras till en fläck som är lika stor som en väteatom. I detta fall, moderna elektroniska mikroskop räcker, och är allmänt tillgängliga i många vetenskapliga centra, inklusive TSU.

"Tidigare, forskare trodde att vågegenskaperna hos partiklar vid rumstemperatur skulle visa sig när de fokuserade på den så kallade Compton-våglängden. För en elektron, det handlar om 10 ^-13 meter. Storleken på väteatomen är tre storleksordningar större, 0,5 * 10 ^-10 meter. Denna resolution har redan uppnåtts vid universitetet i Antwerpen i Belgien, " säger Dmitry Karlovets.

Ytterligare, fysiker har visat att partiklarnas vågegenskaper kommer att yttra sig särskilt tydligt om elektronerna befinner sig i speciella kvanttillstånd. Inom kvantoptik, forskare kan skapa mikroskopiska analoger av Schrödingers katt, ett välkänt mentalt experiment om en katt i en stängd låda med gift. Medan katten är obevakad, det är i ett tillstånd av superposition, där den är både levande och död. Så är det med vågor:När två elektronstrålar är överlagrade på varandra, de kan störa, det är, antingen förstärka eller släcka varandra. I det område av rymden där destruktiv interferens inträffar, sannolikheten för en elektron att ha en viss koordinat och rörelsemängd blir negativ. Det är en egenskap som är oförklarlig i den klassiska fysikens språk.

"Om du lyser en enkel stråle på en atom, då börjar elektronerna skingras, absorbera, eller göra något annat. Och om vi fokuserar en sådan "katt" (två överlagrade strålar) på en väteatom, sedan i området mellan balkarna, atomen reagerar annorlunda eftersom det finns destruktiv interferens, " säger Dmitry Karlovets. "Detta leder till en förändring av egenskaperna hos de spridda elektronerna och kan observeras experimentellt." Genom att fokusera elektronerna på väteatomen kan forskare studera rena kvanteffekter vid kollision av partiklar som aldrig har observerats i partikelfysik.