Maailma ilusaim eksperiment kombib kvantmaailma piire
 Toimetas Jaan-Juhan Oidermaa Viini ülikooli füüsikud eesotsas Markus Arndt'iga on esmakordselt pea kaks sajandit tagasi läbiviidud 'maailma ilusaimaks eksperimendiks' tituleeritud katse kordamisel demonstreerinud, et isegi 114 aatomist koosneval molekulil võivad olla lainelised omadused, kompides kvant- ning tavalist maailma lahutavat piiri.   Kvantmehaanika ennustuste kohaselt leiab mikromaailmas aset terve rida erinevaid argielu mõistes ebaloomulikke ning intuitsiooniga vastuolus olevaid nähtusi. Osakeste käitumine on tõenäosuslik. Veelgi enam, igal kvantobjektil on korraga nii lainelised, kui osakesele iseloomulikud omadused. Kõige paremini ilmneb see kaksikpilu katses, mis viidi esmakordselt läbi juba 19. sajandi alguses. Tõsi, algselt kasutati seda kummutamaks populaarset teooriat, mille kohaselt koosneb valgus ilmetillukestest osakestest.   Thomas Young leidis, et valguse läbi kahe pilu laskmisel moodustub interferentsimuster. Heledamad ribad vaheldusid tumedamatega. Nähtus saab aset leida ainult siis, kui valgus käitub lainena. Mustri heledus vaadeldavas piirkonnas sõltub sellest, kas kaks valguslainet kustutavad või tugevdavad teineteist liitumisel. Sajand hiljem tõestas Albert Einstein, et kohati võib valgus siiski ka üksikute osakestena käituda. Kvantmaailm ei olnud veel oma täielikku omapära paljastanud. Selgus, et muster tekib ka siis, kui korraga lasta läbi pilu ainult üks valgusosake.   Ainsa võimaliku seletuse kohaselt interfeerub footon iseendaga. Louis de Broglie postuleeris viimaks vaimu- sähvatuse toel, et samasuguselt võivad käituda lisaks valgusele ka kõik muud osakesed. Teooriat tõestati katseliselt elektrone kasutades aga alles 1961. aastal. Üksikutest elektronidest moodustus samalaadne muster kui valgus- osakestest. Viimastel aastatel on hakatud katsetes kasutama järjest suuremaid ja raskemaid molekule. Ajakirjas Nature Nanotechnology avaldatud uurimuses demostreerib Markus Arndt'i töörühm selles löödud uut rekordit.   Kasutatud 54'st või 114 aatomist koosnevad molekulide mass on vesiniku aatomist vastavalt ligi 510 ja 1300 korda suurem. „Huvitaval kombel ei ole kvantmehaanikas selle suuruse (massi, toim.) muutumist süstemaatiliselt pea üldse uuritud – aga eksperimentaalfüüsikute ülesanne ongi ju tundmatut kompida,“ märkis Arndt ERR'le antud intervjuus. Kasutatud tehnikat rakendamine pakub ühte võimalust üha täpsemalt uurida, kuidas puhtalt kvantmaailma nähtustele alluv maailm klassikalisema ning intuitiivsema kuju saab.   Moodustuvates interferentsimustrites mängib mass olulist rolli. Vasakul PcH2, paremal F24PcH2 molekul. Juffman et./Nature Nanotechnology „Ainult uute eksperimentidega saab kontrollida, kas leidub mingi konkreetne piir, kust algab klassikaline füüsika või ongi kõik meie ümber kvantmaailm. Muidugi, 50% minu kolleegidest ütleks, et see küsimus on täielikult mõttetu, ent ülejäänud 50% peaks seda pea tähtsaimaks küsimuseks üldse,“ mõtiskles kvantfüüsik. Suuremate objektide puhul on kvantmaailma nähtuste märkamine üha keerulisem. Nii sõltub näiteks interferentsimuster suuresti osakese lainepikkusest. Samas määrab selle kvantfüüsika alusel otseselt osakese impulss ehk massi ning kiiruse korrutis.     Raskema ning kiiremini liikuvama objekti lainepikkus on üha väiksem. Interferentsi demonstreerimine on pikemate lainepikkuste korral kergem, muutes elektronid ja valgusosakesed selleks ideaalseks. Suhteliselt suurte ftalotsüaniini (C32H18N8) molekulide ja selle tuletise  (C48H26F24N8O8) puhul traditsioonilistest meetoditest seega ei piisa. Molekulide ükshaaval aurustamiseks ning läbi pilude saatmiseks pidi töörühm appi võtma mikrofokusseeritud laserid. „Kiire kantav soojus on kordades väiksem kui eelmistes eksperimentides,“ selgitas Arndt.   Üksikute molekulide lõplik asukoht on etteennustamatu. Lõplik muster seevastu järgib kindlaid reegleid. Juffman et./Nature Nanotechnology  Samuti oli molekulide kiire suunamiseks kasutatud aparatuuri servi kattev kile molekulidevaheliste jõudude vähendamiseks senisest 16 korda õhem. Ning viimaks, töörühm suutis reaalajas fluorestsentsmikroskoopi kasutades iga molekuli saabumist registreerida. „Meie film näitab selgelt iga molekuli, mille saabumine on objektiivses mõttes ennustamatu, ent ometigi moodustub nende kogumist täiuslik etteennustatav interferentsi- muster,“ naeratas Arndt. Molekulid muudavad oma teekonna jooksul seejuures isegi oma kuju.   Tulevik on eksperimendi edasi arendamise koha pealt äärmiselt mitmekülgne. Plaanis on täpsemalt uurida, kuidas molekulid aine pinnal käituvad ning molekulide-sisesed olekud nende liikumist mõjutavad. „Lisaks sellele kasutada ka raskemaid molekule. Suurusjärk miljon aatommassi ühikut on endiselt lahtine ning pole seejuures ületamatu väljakutse,“ arvas Arndt.   „Mitte keegi ei saa väita, et nad suudavad täielikult mõista, kuidas kvantmaailm klassikaliseks muutub. Või seda, mis oleks täielikus kvantmaailmas elamise tagajärjed. See on peamine jõud, mis meid edasi viib,“ jäi kvantfüüsik mõttesse.   Töörühma uurimus ilmus ajakirjas Nature Nanotechnology. 
