薛定諤貓有了小兄弟“分子章魚”

　　雖然“薛定諤的貓”只存在于理論中，現(xiàn)實(shí)里找不到一只死活并存的貓，但科學(xué)家卻在實(shí)驗(yàn)室里造出了它的小兄弟“分子章魚”。一個(gè)跨學(xué)科聯(lián)合小組，日前在維也納大學(xué)演示了由430個(gè)原子組成的有機(jī)大分子的量子效應(yīng)，在證明納米粒子量子屬性方面創(chuàng)造了新紀(jì)錄。
　　物質(zhì)的波動(dòng)性是量子物理學(xué)的關(guān)鍵，表示粒子失去了傳統(tǒng)意義上的定域性，量子波函數(shù)能同時(shí)擴(kuò)展到一個(gè)大的領(lǐng)域。在形式上，這種狀態(tài)就類似于一只貓同時(shí)處于死活兩種狀態(tài)，這種狀態(tài)也稱為“疊加”。在這一問題上，維也納大學(xué)馬庫斯·安特和他的研究小組在量子物理法則以內(nèi)創(chuàng)造了新紀(jì)錄。
　　有機(jī)大分子是該實(shí)驗(yàn)的研究對象。然而，大部分有機(jī)復(fù)合物穩(wěn)定性都很差，許多分子在準(zhǔn)備熱粒子束的過程中就會(huì)斷裂，這是實(shí)驗(yàn)的最大挑戰(zhàn)。安特和瑞士巴塞爾大學(xué)馬修·邁爾研究小組、美國特拉華杜邦發(fā)展研究中心的鮑爾·法根共同合作，利用裁剪特制的分子解決了不穩(wěn)定性難題，合成的有機(jī)大分子復(fù)合物，能夠挺過關(guān)鍵的蒸發(fā)過程。
　　從分子形狀來看，將有機(jī)大分子稱為“分子章魚”很合適。在大小、質(zhì)量和復(fù)雜性上相當(dāng)于胰島素分子，大小達(dá)到了60埃，原子量為6910，內(nèi)部自由度超過1000，具有經(jīng)典物體的許多性質(zhì)。盡管如此，它們在實(shí)驗(yàn)中仍清晰地出現(xiàn)在不同位置。這正是經(jīng)典物理學(xué)中不可能出現(xiàn)的“薛定諤的貓”的狀態(tài)。研究人員用干涉儀研究了不斷增加分子尺寸的各種量子效應(yīng)和在各種位置的疊加。
　　研究人員指出，新實(shí)驗(yàn)將分子作為一個(gè)整體，集中研究其物質(zhì)運(yùn)動(dòng)中心的波演化，這才是純粹的德布羅意相干。實(shí)驗(yàn)證明了物質(zhì)的波動(dòng)性和復(fù)雜有機(jī)分子的非定域作用，只要將分子充分與周圍環(huán)境隔離以避免退相干，就能顯示出幾乎完美的量子相干。 （薛玉蘋）