Zo vaak in het leven horen we dat grootte ertoe doet, in de wereld van de kwantumfysica is dat echt zo.

Nieuw onderzoek, geleid door de Universiteit van St. Andrews en het College of Optical Sciences, Universiteit van Arizona, heeft geleid tot het vermogen om twee minuscule draaiende deeltjes te vangen, die fascinerende inzichten biedt in de wereld om ons heen en zou kunnen helpen bij het creëren van toekomstige nauwkeurige sensoren voor metingen.

Kwantumfysica beschrijft de wereld van atomen, moleculen en de fundamentele bouwstenen van licht, namelijk fotonen. Een intrigerende vraag is hoe we kwantumeffecten in grotere objecten waarnemen. Dit zou ons begrip tussen de wereld om ons heen en de raadselachtige, maar steeds belangrijker, domein van de kwantumfysica.

Elk deeltje is ongeveer zo groot als een cel, zij het klein, maar veel groter dan een enkel atoom of molecuul. Laserlicht werkt als een trekstraal, het vangen van elk deeltje in vacuüm, weg van elk oppervlak. Dit is belangrijk omdat het deeltje niets aanraakt en dus niet gemakkelijk energie kan uitwisselen (en zijn 'kwantum'-karakter verliest) omdat er geen contact is met de omgeving. Dit maakt deze deeltjes ideaal voor toekomstige studies van kwantumfysica met 'grote' objecten.

Het onderzoek, gepubliceerd in het tijdschrift optiek (25 juli 2018), ontdekte dat elk deeltje licht verstrooide dat de beweging van de ander beïnvloedde. Dit creëerde een gekoppelde oscillator, met de koppeling gecreëerd door een veer die uitsluitend uit licht bestaat, de weg vrijmaakt voor nieuwe studies tussen de klassieke en de kwantumwereld.

Dr. Yoshihiko Arita, School voor Natuurkunde en Sterrenkunde aan de Universiteit van St. Andrews, zei:"We kunnen nieuwe effecten bestuderen, zoals energie-uitwisseling in dit systeem of zelfs testen of het vacuüm wrijving heeft. Het is een echt testbed voor nieuwe wetenschap."

Professor Kishan Dholakia, ook van de School of Physics and Astronomy, voegde toe:"Dit is een belangrijk, samenwerkingsproject in een snelgroeiend veld dat zou kunnen leiden tot een aantal verrassende doorbraken."

Het artikel 'Optical binding of two cooled micro-gyroscopes levitated in vacuum' is gepubliceerd in het tijdschrift optiek en is online beschikbaar.