Een klein klontje metaal heeft een truc uitgehaald die het dagelijkse logica tart: het bestond op twee plekken tegelijkertijd.
Natuurkundigen aan de Universiteit van Wenen in Oostenrijk hebben het record verbroken voor het grootste object dat ooit in een quantum-superpositie is geplaatst. Het object was een nanodeeltje gemaakt van duizenden natriumatomen, ongeveer 8 nanometer breed. Het gedroeg zich alsof het op meerdere locaties tegelijk was, een kenmerk van de quantummechanica dat normaal gesproken is voorbehouden aan elektronen, atomen en kleine moleculen.
Een stuk metaal dat zich gedraagt als een golf
Het experiment, gepubliceerd in Nature, werd geleid door Markus Arndt en Stefan Gerlich. Het team creëerde ultrakoude natriumclusters met tussen de 5.000 en 10.000 atomen. Elk cluster had een massa van meer dan 170.000 atomaire massa-eenheden, waardoor ze zwaarder waren dan de meeste eiwitten. De onderzoekers schoten deze deeltjes vervolgens door drie diffractieroosters gemaakt van ultraviolette laserstralen.
De eerste laserstraal legde de positie van elk cluster vast met een nauwkeurigheid van ongeveer 10 nanometer. Daarna plaatste het het deeltje in een quantum-superpositie, wat betekende dat het meerdere paden door het apparaat tegelijk kon volgen. Het resultaat was een meetbaar interferentiepatroon, het kenmerkende teken dat het metaalklontje zich gedroeg als een golf, niet als een vast object.
Waarom dit belangrijk is voor de grens tussen quantum en klassiek
In het dagelijks leven volgen stenen, knikkers en stof de klassieke natuurkunde. Ze blijven op één plek en bewegen langs voorspelbare paden. Maar het Weense team toonde aan dat zelfs een relatief groot stuk metaal nog steeds de bizarre regels van de quantumwereld volgt. Hoofdauteur Sebastian Pedalino, een promovendus, zei dat het resultaat bewijst dat de quantummechanica op deze schaal geldt en geen alternatieve modellen nodig heeft.
De ontdekking brengt quantumvreemdheid dichter bij de macroscopische wereld. Het suggereert dat de grens tussen quantum- en klassiek gedrag misschien niet zo scherp is als ooit gedacht. Voorlopig blijft het metaalklontje het zwaarste object dat ooit op twee plekken tegelijk heeft bestaan, een record dat onze intuïtie over wat mogelijk is uitdaagt.
