Chiunque entri nel mondo della fisica quantistica deve prepararsi per alcune cose sconosciute nel mondo di tutti i giorni:i gas nobili formano composti, gli atomi si comportano contemporaneamente come particelle e onde e gli eventi che nel mondo macroscopico si escludono a vicenda si verificano contemporaneamente.

Nel mondo della fisica quantistica, Reinhard Dörner e il suo team stanno lavorando con molecole che, nel senso della maggior parte dei libri di testo, non dovrebbero esistere:composti di elio con due atomi, noti come dimeri di elio. L'elio è chiamato gas nobile proprio perché non forma alcun composto. Però, se il gas viene raffreddato a soli 10 gradi sopra lo zero assoluto (meno 273 °C) e poi pompato attraverso un piccolo ugello in una camera a vuoto, che lo rende ancora più freddo, poi, molto raramente, si formano tali dimeri di elio. Queste sono senza rivali le molecole stabili legate più deboli nell'Universo, ei due atomi nella molecola sono corrispondentemente estremamente distanti l'uno dall'altro. Mentre un composto chimico di due atomi comunemente misura circa 1 angstrom (0,1 nanometri), i dimeri di elio misurano in media 50 volte tanto, cioè 52 angstrom.

Gli scienziati di Francoforte hanno irradiato tali dimeri di elio con un flash laser estremamente potente, che ha leggermente distorto il legame tra i due atomi di elio. Questo è stato sufficiente per far volare via i due atomi. Hanno poi visto, per la prima volta, l'atomo di elio volare via come un'onda e registrarlo su pellicola.

Secondo la fisica quantistica, gli oggetti si comportano come una particella e un'onda allo stesso tempo, qualcosa che è meglio conosciuto dalle particelle di luce (fotoni), che da un lato si sovrappongono come onde dove possono accumularsi o spegnersi a vicenda (interferenza), ma d'altra parte, poiché il "vento solare" può spingere i veicoli spaziali attraverso le loro vele solari, Per esempio.

Il fatto che i ricercatori siano stati in grado di osservare e filmare l'atomo di elio che vola via come un'onda nel loro esperimento laser è dovuto al fatto che l'atomo di elio è volato via solo con una certa probabilità:con il 98 percento di probabilità era ancora legato alla sua secondo partner di elio, con il 2% di probabilità è volato via. Queste due onde atomiche di elio - Ecco che arriva, fisica quantistica!—sovrapponi, e la loro interferenza potrebbe essere misurata.

La misurazione di tali "onde quantistiche" può essere estesa ai sistemi quantistici con diversi partner, come il trimero di elio composto da tre atomi di elio. L'elio trimero è interessante perché può formare quello che viene definito uno "stato esotico di Efimov, ' dice Maksim Kunitski, primo autore dello studio:"Tali sistemi a tre particelle furono previsti dal teorico russo Vitaly Efimov nel 1970 e confermati per la prima volta sugli atomi di cesio. Cinque anni fa, abbiamo scoperto lo stato di Efimov nell'elio trimero. Il metodo di irradiazione dell'impulso laser che abbiamo ora sviluppato potrebbe consentirci in futuro di osservare la formazione e il decadimento dei sistemi Efimov e quindi comprendere meglio i sistemi fisici quantistici a cui è difficile accedere sperimentalmente".