Είναι ήδη γνωστό πως τα άτομα μπορεί να επιδείξουν κυματική συμπεριφορά, αμφισβητώντας τις μακροχρόνιες υποθέσεις πως τα πειράματα αυτής της φύσης είναι αδύνατα. Με αυτό τον τρόπο όμως ανοίγονται νέες πόρτες στην κβαντική φυσική. Το νέο πείραμα χρησιμοποιεί άτομα και ένα φύλλο γραφενίου πάχους ενός ατόμου για να αναδημιουργήσει ένα κλασικό κβαντικό φαινόμενο: την περίθλαση σωματιδίων.
Αυτή η έρευνα θα μπορούσε να ανοίξει το δρόμο για επαναστατικές τεχνολογίες, συμπεριλαμβανομένων των εξαιρετικά ευαίσθητων ανιχνευτών βαρυτικών κυμάτων. Όλα όμως ξεκίνησαν πριν από σχεδόν έναν αιώνα, το 1927, όταν ο φυσικός George Paget Thomson ανακάλυψε πως τα ηλεκτρόνια, όταν περνούν μέσα από ένα πλέγμα κρυστάλλων, παράγουν ένα μοτίβο περίθλασης, ένα χαρακτηριστικό γνώρισμα που μοιάζει με κύμα.
Αυτή η ανακάλυψη χάρισε ένα βραβείο Νόμπελ στον Thomson, όμως πυροδότησε και ένα σωρό νέες τεχνολογίες, όπως το ηλεκτρονικό μικροσκόπιο. Εδώ και έναν αιώνα όμως, οι επιστήμονες προσπαθούν να αναπαράγουν αυτό το φαινόμενο περίθλασης σε ένα πείραμα με άτομα που έχει χαρακτηριστεί αδύνατο. Ωστόσο, οι παραδοσιακές μέθοδοι απαιτούσαν ειδικά σχεδιασμένες σχάρες με σχετικά μεγάλα κενά, περιορίζοντας την ευαισθησία των σχεδίων που προέκυπταν.
Η ουσία του ζητήματος ήταν ότι η χρήση κρυσταλλικού πλέγματος για άτομα θεωρήθηκε αδύνατη επειδή τα άτομα υψηλής ενέργειας, απαραίτητα για τη διαδικασία, αναμενόταν να βλάψουν τον κρύσταλλο. Ωστόσο, οι ερευνητές του Γερμανικού Αεροδιαστημικού Κέντρου έχουν επιτύχει πλέον το φαινομενικά ακατόρθωτο.
Κατάφεραν να κατευθύνουν άτομα ηλίου και υδρογόνου υψηλής ενέργειας σε ένα φύλλο γραφενίου, με ένα μόνο στρώμα ατόμων άνθρακα. Μάλιστα, μετά από 100 ώρες έκθεσης, το γραφένιο όχι μόνο δεν καταστράφηκε, αλλά δεν παρουσίασε καμία ζημιά, αλλά καταγράφηκε ένα διακριτό κυκλικό σχέδιο περίθλασης. Αυτό το πείραμα σηματοδοτεί την πρώτη επιτυχημένη επίδειξη ατομικής περίθλασης μέσω ενός κρυσταλλικού πλέγματος, έναν αιώνα μετά την ανακάλυψη του φαινομένου!
Σύμφωνα με τους ερευνητές, το μυστικό βρίσκεται στην ενεργειακή δυναμική των ατόμων. Ανταλλάσσοντας ενέργεια με άτομα γραφενίου μη ανιχνεύσιμα, τα άτομα διατήρησαν τις ιδιότητες κβαντικών κυμάτων τους. Ο Bill Allison από το Πανεπιστήμιο του Cambridge εξηγεί αυτό το φαινόμενο με μια ζωντανή αναλογία: είναι σαν να ανοίγεις και να κλείνεις μια πόρτα σιωπηλά σε ένα γεμάτο δωμάτιο – κανείς δεν ξέρει ποια πόρτα χρησιμοποιήθηκε, διατηρώντας τη συμπεριφορά που μοιάζει με κύμα.
Το επίτευγμα της ομάδας είναι τεράστιο και έχει τη δυναμική να οδηγήσει στην ανάπτυξη ατομικών συμβολόμετρων με απαράμιλλή ευαισθησία, ώστε να ανιχνεύονται βαρυτικά κύματα πέρα πολύ πέρα από τις δυνατότητες της υπάρχουσας τεχνολογίας. Με αυτό τον τρόπο θα γίνει ένα τεράστιο βήμα προς τα εμπρός για την κβαντική έρευνα.
Αυτό το επίτευγμα όχι μόνο επαναπροσδιορίζει τι είναι δυνατό στην κβαντική μηχανική, αλλά αναδεικνύει επίσης τη συνεχώς εξελισσόμενη φύση της επιστήμης, όπου οι φαινομενικά ανυπέρβλητες προκλήσεις εμπνέουν καινοτομίες που διαμορφώνουν το μέλλον.
Πηγή: Techmaniacs
