Dmitry Karlovets, senior onderzoeker bij de TSU Faculteit der Natuurkunde, en Valery Serbo van het Instituut voor Wiskunde van de SB RAS hebben aangetoond dat het mogelijk is om de golfeigenschappen van massieve deeltjes bij kamertemperatuur waar te nemen in praktisch elk modern natuurkundig laboratorium - het is alleen nodig om de bundel deeltjes nauwkeurig te focussen. De resultaten van het theoretisch onderzoek zijn gepubliceerd in Fysieke beoordelingsbrieven .

Gewoonlijk komen de golfeigenschappen van deeltjes goed tot uiting in natuurkundige experimenten bij lage temperaturen, bijvoorbeeld, in het fenomeen van supergeleiding. Vanwege de noodzaak om de deeltjes af te koelen, onderzoek naar het golfkarakter van materie is vrij duur geweest. "We hebben een manier gevonden om een ​​experiment uit te voeren waarbij de golfeigenschappen van de deeltjes optreden bij kamertemperatuur. Hiervoor hebben we er hoeft niets gekoeld te worden, het is gewoon goed om de straal te focussen, " legt Dmitry Karlovets uit.

Volgens de theoretische natuurkundigen de elektronenbundel moet worden gefocusseerd op een plek ter grootte van een waterstofatoom. In dit geval, moderne elektronische microscopen zijn voldoende, en zijn op grote schaal beschikbaar in veel wetenschappelijke centra, inclusief TSU.

"Eerder, wetenschappers dachten dat de golfeigenschappen van deeltjes bij kamertemperatuur zich zouden manifesteren bij het focussen op de zogenaamde Compton-golflengte. Voor een elektron, dit is ongeveer 10 ^-13 meter. De grootte van het waterstofatoom is drie ordes van grootte groter, 0,5 * 10 ^-10 meter. Deze resolutie werd reeds bereikt aan de Universiteit Antwerpen in België, ', zegt Dmitry Karlovets.

Verder, natuurkundigen hebben aangetoond dat de golfeigenschappen van deeltjes zich bijzonder duidelijk zullen manifesteren als de elektronen zich in speciale kwantumtoestanden bevinden. In de kwantumoptica, wetenschappers zijn in staat om microscopisch kleine analogen van Schrödingers kat te maken, een bekend mentaal experiment over een kat in een gesloten doos met gif. Terwijl de kat onopgemerkt blijft, het is in een staat van superpositie, waarin het zowel levend als dood is. Zo is het ook met golven:als twee elektronenbundels op elkaar worden gesuperponeerd, ze kunnen interfereren, dat is, versterken of doven elkaar uit. In het gebied van de ruimte waar destructieve interferentie optreedt, de kans dat een elektron een bepaalde coördinaat en momentum heeft, wordt negatief. Het is een eigenschap die onverklaarbaar is in de taal van de klassieke natuurkunde.

"Als je een eenvoudige straal op een atoom schijnt, dan beginnen de elektronen te dissiperen, absorberen, of iets anders doen. En als we zo'n 'kat' (twee over elkaar liggende bundels) focussen op een waterstofatoom, dan in het gebied tussen de balken, het atoom reageert anders omdat er destructieve interferentie is, ", zegt Dmitry Karlovets. "Dit leidt tot een verandering in de eigenschappen van de verstrooide elektronen en kan experimenteel worden waargenomen." door de elektronen op het waterstofatoom te concentreren, kunnen onderzoekers puur kwantumeffecten bestuderen bij de botsing van deeltjes die nog nooit zijn waargenomen in de deeltjesfysica.