Wetenschappers hebben een 60 jaar oud idee van een Amerikaanse natuurkundige opnieuw onderzocht en nieuwe inzichten gegeven in de kwantumwereld.

Het onderzoek, die zeven jaar in beslag nam, zou kunnen leiden tot verbeterde spectroscopische technieken, laser technieken, interferometrische zeer nauwkeurige metingen en atomaire bundeltoepassingen.

Kwantumfysica is de studie van materie op atomair niveau. Atomen en elektronen zijn zo klein, 1 miljard naast elkaar geplaatst zou in een centimeter passen. Vanwege de manier waarop atomen en elektronen zich gedragen, wetenschappers beschrijven hun gedrag als golven.

Golven, in tegenstelling tot deeltjes die in rechte lijnen reizen, kan om obstakels heen gaan, maar als er genoeg willekeurige obstakels zijn, de golven kunnen er niet doorheen omdat ze met elkaar interfereren en opheffen.

Bij lage temperaturen, materie, die bestaat uit atomen en deeltjes, kan worden gemaakt om zich net als licht te gedragen; dat is, licht gedraagt ​​zich hetzelfde als alle golven. In zijn interactie met materie, licht kan zich gedragen alsof het is samengesteld uit deeltjes die niet om objecten heen gaan, maar reis in plaats daarvan in een rechte lijn.

In het Quantum Information Lab van de universiteit, onderzoekers gingen nog een stap verder en voegden een ultrakoud atoomexperiment toe aan de mix. Met behulp van hightech lasers, ze manipuleerden deze ultrakoude atomen tot ze zo koud waren dat hun golfgedrag zichtbaar werd voor het oog.

"We hebben het over een miljardste graad boven het absolute nulpunt (-273,15 graden C), dus dat is best fris. We hebben aangepaste patronen van obstakels gemaakt om de golven te stoppen, en als we een foto maken, we kunnen uitvinden waar deze atomen zijn. Op deze manier, we kunnen zien wat er precies nodig is om onze kwantummechanische golven te laten weerkaatsen op obstakels, en waarom de golven er niet in komen, " zegt dr. Hoogerland.

"Uit dit onderzoek komt een dieper begrip van de kwantumwereld naar voren, die op zijn beurt bepaalt wat er in de wereld om ons heen gebeurt. Spin-offs van dit onderzoek zijn verbeterde spectroscopische technieken, laser technieken, interferometrische zeer nauwkeurige metingen en atomaire bundeltoepassingen."

Samenwerken, via het Dodd-Walls Center for Photonics and Quantum Technologies, met onderzoekers van de Universiteit van Otago, het onderzoeksteam was eindelijk in staat om de resultaten van de experimenten te matchen met theoretische voorspellingen, om plaats te maken voor nieuwe inzichten, die kunnen worden gebruikt om "designermaterialen" met aangepaste eigenschappen te maken en te testen.