Физики сняли «квантовое кино» и раскрыли тайны строения материи: исследование

В лаборатории Европейского рентгеновского лазера на свободных электронах (European XFEL) в Гамбурге был проведен уникальный эксперимент, позволивший впервые визуализировать движение атомов на квантовом уровне.

В ходе исследования был инициирован контролируемый распад молекулы 2-иодопиридина, продолжительность которого составила одну триллионную долю секунды (1 фс). Для регистрации данного процесса применялись высокоинтенсивные рентгеновские импульсы, вызывающие ионизацию молекулы и приводящие к её фрагментации. В результате ионизации молекулы атомы начинали разлетаться, а их траектории фиксировались высокочувствительными детекторами с временным разрешением в фемтосекундном диапазоне.

Анализ полученных данных продемонстрировал, что движение атомов не являлось хаотичным, а характеризовалось высокой степенью координации и соответствовало сложным квантовым закономерностям. Это наблюдение представляет собой первое экспериментальное подтверждение согласованного поведения атомов на квантовом уровне, выходящее за рамки классической механики.

Исследователи полагают, что данное достижение открывает новые перспективы в области изучения структуры материи. В дальнейшем планируется совершенствование методики для создания временных последовательностей изображений, позволяющих наблюдать не только за движением атомов, но и за более быстрыми процессами, происходящими на уровне электронов. Полученные результаты могут существенно повлиять на развитие современных представлений о структуре и свойствах вещества, пишет Ферра.