Experiment s „kočičími“ nanočásticemi. Kredit: S. Pedalino / Uni Wien.

Vlna jako částice. A taky částice jako vlna. V kvantové mechanice už mnohokrát prokázali, že elektrony, atomy nebo i malé molekuly dovedou chovat jako vlna, „prolezou“ dvojitou štěrbinou a podobně. S většími objekty, které jsou blíž našemu světu, to je ale těžké. Kameny, zrnka písku nebo prach mají jasnou pozici i trajektorii a podle toho, co vidíme, přísahají na klasickou fyziku.

Markus Arndt. Kredit: Universität Wien.

Fyzici ale ve skutečnosti podnikají odvážné výzkumy na pomezí světa kvantové fyziky a obecné relativity – a posouvají hranici kvantových triků blíž a blíž k nám. Markus Arndt z Universität Wien a jeho kolegové nedávno jako první přinutili nanočástice, aby se chovaly jako vlny, v tomto případě zmrazené nanočástice sodíku o velikosti zhruba 8 nanometrů. To je zhruba rozměr soudobých tranzistorů.

Dotyčné nanočástice mají hmotnost přes 170 tisíc Da (daltonů), jednotek molekulové hmotnosti odpovídajících jedné dvanáctině atomu uhlíku-12. 170 kilodaltonová nanočástice je těžší než většina proteinů. Přesto Arndt a spol. detekovali jejich kvantové interference, tedy to, že se chovají jako vlny.

Logo. Kredit: Universität Wien.

V experimentu ověřili, že když se tyto nanočástice pohybují nepozorované, nemají přesně určenou pozici. Tato delokalizace je mnohonásobně větší než velikost jednotlivé částice. Nanočástice byly jako Schrödingerovy kočky. Tak jako je Schrödingerova kočka v krabici současně živá i mrtvá, nanočástice v kočičím stavu (cat state) je na určitém místě a současně tam taky není.

Experiment byl navržený tak, aby pomohl s pochopením toho, proč kvantová fyzika vypadá tak zvláštně, zatímco každodenní realita je tak normální. V budoucnu dojde ještě na větší objekty i další typy materiálů. Dohromady by to mělo vést k ještě důkladnějším testům kvantové fyziky a jejího rozhraní s makroskopickým světem.

Video: Quantum Seminar Mainz - 17.12.2020 - Markus Arndt – Towards nonstandard physics with interferometry

Literatura

Universität Wien 22. 1. 2026.

Nature 649: 866–870.