Eksperimen celah ganda kuantum dilakukan dengan molekul untuk pertama kalinya |  Riset
Research

Eksperimen celah ganda kuantum dilakukan dengan molekul untuk pertama kalinya | Riset

Eksperimen celah ganda kuantum yang ikonik, yang mengungkapkan bagaimana materi dapat berperilaku seperti gelombang yang menampilkan interferensi dan superposisi, untuk pertama kalinya didemonstrasikan dengan molekul individu sebagai celahnya.

Richard Feynman pernah berkata bahwa eksperimen celah ganda mengungkapkan teka-teki sentral mekanika kuantum, menempatkan kita ‘melawan paradoks dan misteri serta keanehan alam’.

Richard Zare, Nandini Mukherjee dan rekan kerja mereka di Universitas Stanford, AS, kini telah menunjukkan bahwa ketika atom helium bertabrakan dengan molekul deuterium (D2) dalam keadaan superposisi kuantum, hamburan dapat mengambil dua jalur berbeda yang saling berinterferensi. Para peneliti mengungkapkan interferensi dengan melihat efeknya pada D . yang tersebar2 molekul, yang kehilangan energi rotasi dalam tumbukan.

Zare dan rekannya menciptakan sinar molekul ultra dingin dari campuran D2 dan helium di mana tumbukan terjadi pada suhu efektif 1K (–272°C). Menggunakan dua set pulsa laser terpolarisasi, mereka membujuk D2 molekul ke dalam keadaan energi rotasi dan vibrasi tertentu tetapi dalam dua orientasi yang berbeda sehubungan dengan kerangka acuan laboratorium, pada sudut siku-siku satu sama lain. Ini bertindak sebagai dua ‘celah’ yang menyebarkan atom helium.

Gambar yang menunjukkan dua grafik, satu untuk dua atom deuterium dengan masing-masing satu keadaan dan satu dengan atom dalam superposisi

Yang terpenting, para peneliti juga dapat mempersiapkan D2 molekul dalam superposisi koheren dari kedua orientasi – yaitu, dengan fungsi gelombang dari dua keadaan superposisi tetap sinkron satu sama lain. Ketika atom helium menyebar dari molekul superposisi, atom ‘merasakan’ kedua orientasi sekaligus.

Dalam eksperimen celah ganda klasik, masing-masing partikel kuantum melewati kedua celah dalam superposisi lintasan. Dalam hal ini, sebaliknya, seolah-olah hanya ada celah tunggal yang berada dalam superposisi posisi.

Tumbukan tersebut menyebabkan D2 molekul jatuh kembali ke keadaan dasar rotasi untuk tingkat getaran ini, yang kemudian diionisasi dan dianalisis secara selektif oleh Zare dan rekannya. Pengukuran eksperimental sangat cocok dengan prediksi ini.

Ahli kimia fisik David Clary dari University of Oxford, Inggris, mengatakan bahwa penelitian ini memajukan pemahaman tentang bagaimana hamburan molekul dapat mengubah molekul di antara keadaan rotasi terkuantisasi yang berbeda. ‘Sudah lama menjadi tujuan untuk membangun eksperimen yang dapat mengukur transisi seperti itu di semua keadaan kuantum awal dan akhir,’ katanya. Tim Stanford telah ‘membuat kemajuan ke arah ini’ dengan menggunakan interferensi kuantum untuk mengungkapkan keadaan rotasi yang berbeda, tambahnya.

Efek interferensi kuantum dalam hamburan molekul telah terlihat sebelumnya. Dalam satu percobaan sebelumnya, interferensi diamati untuk fotoelektron yang dipancarkan dari molekul oksigen karena setiap elektron dapat berinteraksi dengan salah satu dari dua inti atom. Tapi apa yang membuat eksperimen mereka berbeda, kata Mukherjee adalah bahwa ‘kami memiliki kendali penuh atas “celah”‘. Mereka bukan dua atom dalam hubungan tetap, seperti dalam molekul diatomik, tetapi diciptakan dengan menempatkan orientasi molekuler, sehingga dapat disesuaikan sesuka hati – seperti mengubah lebar atau pemisahan celah, atau memblokir salah satu dari mereka.

Clary berharap bahwa pendekatan ini pada akhirnya dapat mengarah pada ‘cawan suci’ kontrol kuantum dengan eksperimen di mana semua keadaan kuantum awal dan akhir dari molekul yang tersebar dapat dipilih. Mukherjee mengatakan bahwa pendekatan ini juga akan bekerja untuk reaksi kimia fase gas bimolekuler. Dalam hal ini, katanya, ‘Anda dapat mengontrol produk dari tumbukan kimia reaktif’ dengan presisi kuantum.

Para peneliti percaya hasil mereka juga menyelidiki aspek fundamental dari perilaku kuantum. ‘Kami menjelaskan persiapan jenis materi baru: sebuah molekul yang disiapkan dalam superposisi koheren dari keadaan dengan fase yang diketahui dan dapat dikontrol yang berkaitan dengan keadaan superposisi,’ kata Zare. Mereka berharap metode mereka dapat digunakan untuk mempelajari dekoherensi, di mana fenomena kuantum berubah menjadi hasil klasik melalui interaksi dengan lingkungan.

Posted By : togel hari ini hongkong yang keluar 2021