Forskare har undersökt en 60-årig idé av en amerikansk fysiker på nytt och gett nya insikter om kvantvärlden.

Forskningen, som tog sju år att slutföra, kan leda till förbättrade spektroskopiska tekniker, laserteknik, interferometriska högprecisionsmätningar och atomstråleapplikationer.

Kvantfysik är studiet av materia på atomnivå. Atomer och elektroner är så små, 1 miljard placerad sida vid sida kan rymmas inom en centimeter. På grund av hur atomer och elektroner beter sig, forskare beskriver deras beteende som vågor.

Vågor, till skillnad från partiklar som färdas i raka linjer, kan gå runt hinder, men om det finns tillräckligt med slumpmässiga hinder, vågorna kan inte ta sig igenom eftersom de stör varandra och tar ut.

Vid låga temperaturer, materia, som består av atomer och partiklar, kan fås att bete sig ungefär som ljus; det är, ljus beter sig på samma sätt som alla vågor gör. I sitt samspel med materien, ljus kan bete sig som om det är sammansatt av partiklar som inte går runt föremål, men istället färdas i en rak linje.

I Quantum Information Lab vid universitetet, forskare tog detta ett steg längre och lade till ett ultrakallt atomexperiment till mixen. Med hjälp av högteknologiska lasrar, de manipulerade dessa ultrakalla atomer tills de var så kalla att deras vågbeteende blev synligt för ögat.

"Vi pratar en miljarddels grad över absoluta nollpunkten (-273,15 grader C), så det är ganska kyligt. Vi har skapat skräddarsydda mönster av hinder för att stoppa vågorna, och när vi tar en bild, vi kan ta reda på var dessa atomer finns. Den här vägen, vi kan se exakt vad som krävs för att få våra kvantmekaniska vågor att reflektera från hinder, och varför vågorna inte kommer in, " säger Dr Hoogerland.

"Ur denna forskning framkommer en djupare förståelse av kvantvärlden, vilket i sin tur avgör vad som händer i världen omkring oss. Spin-offs från denna forskning är förbättrade spektroskopiska tekniker, laserteknik, interferometriska högprecisionsmätningar och atomstråleapplikationer."

Arbetar tillsammans, genom Dodd-Walls Center for Photonics and Quantum Technologies, med forskare vid University of Otago, forskargruppen kunde äntligen matcha resultaten av experimenten med teoretiska förutsägelser, ge vika för nya insikter, som skulle kunna användas för att skapa och testa "designermaterial" med skräddarsydda egenskaper.