Учёные впервые показали, как «кот Шредингера» ведёт себя на молекулярном уровне

Физики из Стэнфордского университета и Национальной ускорительной лаборатории SLAC впервые показали, как ведут себя атомы, одновременно находясь в разном состоянии, что напоминает знаменитый эксперимент с котом Шрёдингера. Исследование было принято к публикации в журнале Physical Review Letters.

«Кот Шрёдингера» — мысленный эксперимент, который был предложен физиком-теоретиком и одним из создателей квантовой механики Эрвином Шрёдингером. Согласно эксперименту, гипотетически, можно поместить кота в коробку, где ядовитое вещество убьёт его с вероятностью 50%, как только вы закроете крышку. До тех пор, пока крышку не снимут, невозможно узнать, жив кот или мёртв. Таким образом, до этого времени кот одновременно находится в двух состояниях — он и живой, и мёртвый. Такое состояние называют суперпозицией. Эксперимент был предложен, чтобы показать несовершенство квантовой механики.

Ранее специалисты уже помещали атомы в суперпозицию, однако зафиксировать процесс удалось впервые. Для этого исследователи создали двухатомную молекулу йода. Далее они «стреляли» в неё лазером рентгеновского излучения, заставляя молекулу поглотить пучок энергии. Это разделило молекулу на две разные версии самой себя, где одна из них находилась в возбуждённом состоянии. Процесс занял 30 миллионных миллиардной доли секунды. Учёные повторили эксперимент и обнаружили, что благодаря обоим вариантам молекулы фотоны были рассеяны и затем сформировали рентгеновскую голограмму процесса. «Наша запись, которая состоит из изображений миллиардов молекул йодного газа, показывает все возможные варианты поведения молекулы, когда она возбуждается таким количеством энергии», — отмечают создатели исследования.