انجام آزمایش یانگ در یک مولکول هیدروژن

در سال ۱۸۰۳ این دانشمند انگلیسی الگوی تداخلی نوری را که از یک منبع دور
منتشر می‌شد، با استفاده از یک شکاف دوگانه که موجب ایجاد شکست می‌گردید،
مورد بررسی قرار داد. نویسندگان تحقیق حاضر به جای استفاده از نور از
الکترون‌ها استفاده نموده و از هسته مولکول هیدروژن به عنوان شکاف منتشر
کننده الکترون بهره بردند.

ریکاردو دیز، یکی از محققان CSIC و جانشین مدیر مرکز فیزیک مواد (یک مرکز
مشترک میان CSIC و دانشگاه Bosque Country در دونوستیا سن سباستین) درباره
این تحقیق می‌گوید: «این الگوهای تداخلی دقیقاً شبیه الگوهایی هستند که در
مقیاس بزرگ و زمانی که نور از یک کرکره افقی عبور می‌کند، ایجاد می‌گردد.
این پدیده به این دلیل اتفاق می‌افتد که ذرات نور و الکترون علاوه بر خاصین
ذره‌ای، رفتار موجی نیز از خود نشان می‌دهند».

در اندازه‌های کوچک‌تر، صفحات اتمی می‌توانند در تابش‌های اشعه ایکس تداخل
ایجاد نموده و در نتیجه اطلاعاتی از ساختار درون ماده به دست دهند. این
پدیده اساس روش‌های تجربی همانند پراش اشعه ایکس می‌باشد که به لطف وجود آن
ساختار مارپیچی DNA شناخته شد.

ریکاردو دیز توضیح می‌دهد: «قوانینی که به عنوان مثال مسیر حرکت یک خودور
با سرعت معین را پیش‌بینی می‌کنند، بر رفتار ذرات در مقیاس اتمی حاکم
نیستند. در مقیاس نانومتری، اندازه‌ها در واحدهایی به اندزه هزار میلیون
برابر کوچک‌تر از یک متر هستند و در این مقیاس رفتار اشیا می‌توانند بسیار
عجیب و حتی جادویی باشد».

این محققان آزمایش یانگ را در کوچک‌ترین سیستم موجود، یعنی یک مولکول
هیدروژن که از دو پروتون و دو الکترون تشکیل می‌شود، انجام دادند. این
محققان از نور تولید شده توسط شتاب‌دهنده سینکروترون بزرگ موجود در
آزمایشگاه ملی لورنس برکلی برای استخراج دو الکترون از مولکول هیدروژن
استفاده کردند. دو پروتون موجود نقش یک دستگاه منتشرکننده الکترون را بازی
می‌کند که به فاصله بسیار کمی (ده هزار میلیونیوم متر) از هم قرار دارند.
هر یک از این الکترون‌ها در مسیر رسیدن به شناساگر همانند یک موج عمل نموده
و حالتی را ایجاد می‌کنند که انگار دو موج از دو نقطه مختلف در یک زمان
منتشر شده‌اند. الگوی تداخلی هر یک از این دو الکترون با استفاده از حضور و
سرعت الکترون دیگر تعیین می‌شود. هر چه تفاوت سرعت آنها بیشتر باشد،
برهمکنش میان آن دو کمتر بوده و در نتیجه الگوهای تداخل میان آنها مرئی‌تر
می‌شود. تحت این شرایط، سیستم بیشتر طبیعت کوانتومی دارد. یکی از محققان
CSIC می‌گوید: «تجزیه الگوهای ایجاد شده به عنوان تابعی از سرعت امکان
تحقیق در مورد مکانیسم دقیق انتقال از فیزیک کلاسیک به فیزیک کوانتومی را
ایجاد می‌کند.».