Dmitry Karlovets, ricercatore senior presso la Facoltà di Fisica della TSU, e Valery Serbo dell'Istituto di Matematica dell'SB RAS hanno dimostrato che è possibile osservare le proprietà ondulatorie di particelle massicce a temperatura ambiente praticamente in qualsiasi moderno laboratorio di fisica:è solo necessario focalizzare con precisione il fascio di particelle. I risultati della ricerca teorica sono stati pubblicati in Lettere di revisione fisica .

Di solito le proprietà ondulatorie delle particelle sono ben manifestate negli esperimenti di fisica a basse temperature, Per esempio, nel fenomeno della superconduttività. A causa della necessità di raffreddare le particelle, la ricerca sulla natura ondulatoria della materia è stata piuttosto costosa. "Abbiamo trovato un modo per eseguire un esperimento in cui le proprietà ondulatorie delle particelle si verificano a temperatura ambiente. Per questo, niente ha bisogno di essere raffreddato, è solo bene focalizzare il raggio, " spiega Dmitry Karlovets.

Secondo i fisici teorici, il fascio di elettroni deve essere focalizzato in un punto delle dimensioni di un atomo di idrogeno. In questo caso, sono sufficienti i moderni microscopi elettronici, e sono ampiamente disponibili in molti centri scientifici, compresa la TSU.

"Prima, gli scienziati pensavano che le proprietà ondulatorie delle particelle a temperatura ambiente si sarebbero manifestate quando ci si concentrava sulla cosiddetta lunghezza d'onda Compton. Per un elettrone, questo è circa 10 ^-13 metri. La dimensione dell'atomo di idrogeno è tre ordini di grandezza maggiore, 0,5 * 10 ^-10 metri. Questa risoluzione è già stata raggiunta presso l'Università di Anversa in Belgio, "dice Dmitry Karlovets.

Ulteriore, i fisici hanno dimostrato che le proprietà ondulatorie delle particelle si manifesteranno in modo particolarmente chiaro se gli elettroni si trovano in speciali stati quantistici. In ottica quantistica, gli scienziati sono in grado di creare analoghi microscopici del gatto di Schrödinger, un noto esperimento mentale su un gatto in una scatola chiusa con del veleno. Mentre il gatto è inosservato, è in uno stato di sovrapposizione, in cui è sia vivo che morto. Così è con le onde:quando due fasci di elettroni si sovrappongono l'uno all'altro, possono interferire, questo è, si amplificano o si estinguono a vicenda. Nell'area dello spazio in cui si verifica l'interferenza distruttiva, la probabilità per un elettrone di avere una certa coordinata e quantità di moto diventa negativa. È una proprietà inesplicabile nel linguaggio della fisica classica.

"Se fai brillare un semplice raggio su un atomo, poi gli elettroni iniziano a dissiparsi, assorbire, o fare qualcos'altro. E se focalizziamo un simile "gatto" (due raggi sovrapposti) su un atomo di idrogeno, poi nella zona tra le travi, l'atomo reagisce in modo diverso perché c'è un'interferenza distruttiva, ", afferma Dmitry Karlovets. "Questo porta a un cambiamento nelle proprietà degli elettroni dispersi e può essere osservato sperimentalmente". concentrare gli elettroni sull'atomo di idrogeno consente ai ricercatori di studiare effetti puramente quantistici nella collisione di particelle che non sono mai stati osservati nella fisica delle particelle.