Взволнованная капля

Удалось зафиксировать на практике волновые свойства капли вещества

Алексей Паевский 05.10.2006, 17:38

Парижским ученым удалось наблюдать то, что до сих пор считалось невозможным: квантовые свойства макрообъектов. Им удалось уподобить капельки силиконового масла фотонам и заставить их интерферировать. Более того, каждая капля интерферировала сама с собой.

В 1929 и 1937 годах три физика — де Бройль, Девиссон и Томпсон получили Нобелевские премии за открытие того, что казалось невозможным: у материальных частиц обнаружились волновые свойства. Сначала — у электронов, потом — у отдельных атомов.

- сложение в пространстве двух (или нескольких) волн, при котором в разных точках получается усиление или ослабление амплитуды результирующей волны. Интерференция характерна для всяких волн независимо от их природы: для волн на поверхности жидкости, упругих (например, звуковых) волн, электромагнитных (например, радиоволн или световых) волн.

Тогда впервые удалось продемонстрировать квантовые свойства частиц. Оказалось, что электроны, пропущенные, скажем, через золотую фольгу, интерферируют как волны! Однако позже выяснилось нечто еще более поразительное: даже если электроны пропускать по одному, то все равно наблюдается интерференционная картина.

Современные физики пошли дальше: они сумели продемонстрировать квантовые свойства объектов куда больших, чем электрон и даже атом.

В 2003 году появилось сообщение о прямом наблюдении квантовых свойств у двухнанометровых молекул фуллеренов (шарообразных молекул углерода С60). А сейчас Ив Куде и Эммануэль Форт из Университета Парижа 7 (University of Paris 7) сообщили о наблюдении ими корпускулярно-волнового дуализма для капельки силиконового масла диаметром в 1 миллиметр, что в 10 миллионов раз больше атома.

В остроумном опыте Куде и Форту удалось получить интерференционную картину от пропускания капелек по отдельности. Получалось впечатление, что каждая капля проходила одновременно через обе щели и интерферировала сама с собой.

В свое время на уроках физики в школе шутки ради теоретически вычисляли волновые свойства винтовочной пули или дождевых капель — а теперь парижским физикам удалось наблюдать такие свойства воочию и измерить их.

Квантовые эффекты на макроуровне наблюдаются и в природе. Но здесь дело в сложении многочисленных микроэффектов. Например, не так давно удалось установить, что гекконы удерживаются на абсолютно гладких поверхностях благодаря силам Ван-дер-Ваальса, которые имеют сложную квантовую природу.

Теперь и человек учится использовать эти силы. Инженеры и ученые компании Advanced Technology Centre в Бристоле создали пластик Synthetic Gecko, который разработан по принципу гекконьих лапок и использует для «прилипания» к поверхностям межмолекулярные силы. На поверхности пластика — мириады грибообразных волосков, которыми пластик и «прилипает» к поверхности. Разработчики предполагают множество применений пластика — от создания герметических пластырей для заделывания пробоин в космосе до спецснаряжения для промышленных альпинистов. По уверению ведущего автора разработки доктора Сайяда Хака, квадратный метр материала может спокойно «прилепить» к потолку семейный автомобиль. А что придумают изобретатели на основе вновь сделанных открытий, остаётся только гадать.