Kvantefysik kan være en underlig verden, hvor ting opfører sig på måder, der måske ikke oprindeligt giver mening. "Schrödingers Cat" tankeeksperiment var designet til at demonstrere nogle af disse egenskaber, nemlig at atomer og molekyler kan eksistere i to forskellige tilstande på samme tid, indtil nogen kigger på dem. Nu har en gruppe forskere brugt dette kvanteparadoks til at fange de komplekse indre virkninger af molekylers indersider mere detaljeret end nogensinde før.
Relateret indhold
- Fem praktiske anvendelser til "uhyggelig" kvantemekanik
I årevis blev Schrödingers kat antaget at være et særdeles grusomt tankeeksperiment. Som det oprindeligt blev udtænkt af Erwin Schrödinger, involverede det at sætte en kat i en forseglet kasse og give den en 50/50 chance for at blive udsat for giftgas. Indtil kassen åbnes, betragtes katten som både levende og død. I de senere år har forskere imidlertid vist, at det er mere end bare et tankeeksperiment - ikke kun kan der findes partikler i to tilstande på én gang, men de kan endda eksistere to steder på samme tid, rapporterer Tia Ghose til LiveScience .
Denne kendsgerning har ført til nogle interessante udviklinger. Forskere ved Stanford Universitys SLAC National Accelerator Laboratory brugte en grøn optisk laser til i det væsentlige at opdele et jodmolekyle i versioner af sig selv - en ophidset tilstand og en ikke-ophidset tilstand. Derefter ved at skyde røntgenstråler til tvillingmolekylerne, den såkaldte "katte-tilstand", kunne de fange begge versioner i et "røntgen-hologram, " skriver Jennifer Ouelette til Gizmodo . Ved at strenge sammen en række af disse billeder skabte forskerne en stop-motion-video, skriver hun. De offentliggjorde deres resultater på arXiv-forprintserveren, et papir, der siden er blevet accepteret til offentliggørelse af tidsskriftet Physical Review Letters.
”Vi ser, at det begynder at vibrere, med de to atomer, der vender sig mod og væk fra hinanden, ligesom de fik en forår, ” siger Phil Bucksbaum, en SLAC-forsker og Stanford-professor i en erklæring. ”Samtidig ser vi bindingen mellem atomerne bryde, og atomerne flyver ud i tomrummet. Samtidig ser vi dem stadig sammenkoblede, men hænge ud et stykke tid i afstand fra hinanden, før de bevæger sig tilbage. Efterhånden som vi ser, ser vi vibrationerne dø ned, indtil molekylet er i ro igen. ”
Alt dette sker i en billion sekund, men det kan føre til nye udviklinger inden for kvanteforskning. Ved at sy hvert snapshot taget af røntgenstrålepulserne sammen, var forskerne i stand til at skabe en meget detaljeret film, der viser begge tilstande på samme tid. Forskere kan endda bruge denne teknik til at skabe detaljerede sekvenser fra data indsamlet i tidligere eksperimenter med kvantefysik for at få et andet glimt af hvad der foregår inden for kattetilstanden, rapporterer Ouelette.
”Vores metode er grundlæggende for kvantemekanikken, så vi er ivrige efter at prøve den på andre små molekylære systemer, herunder systemer, der er involveret i vision, fotosyntese, beskyttelse af DNA mod UV-skader og andre vigtige funktioner i levende ting, ” siger Buckbaum i en erklæring.
Ved hjælp af denne teknik kunne forskere snart få ny indsigt i, hvordan kvantefysik påvirker biologiske systemer og processer.
