科学家首次实现金属小颗粒“同时出现在两个地方”

这项研究是迄今对量子力学最严格的检验之一，将量子行为的观测尺度推进到了接近宏观世界的范围。传统上，电子、原子等微观粒子能同时表现出粒子性和波动性（如双缝干涉），但石头、灰尘等日常物体却严格遵循经典物理规律。维也纳大学马克库斯·阿恩特和斯特凡·格里利希团队首次成功让金属钠纳米团簇（约5000–10000个原子组成，直径约8纳米，质量超17万原子质量单位，比多数蛋白质还重）在实验中产生清晰可测的量子干涉条纹。实验中，超冷团簇经三道紫外激光光栅衍射：第一道光栅精确定位团簇位置（精度约10纳米），并使其进入量子叠加态——即同一时刻沿多条路径运动；后续路径重叠后形成符合量子理论预测的明暗相间干涉图样。这说明团簇在飞行中并非处于固定位置，其量子态空间分布范围可达自身尺寸的数十倍，形成类似‘薛定谔猫’的奇特状态（即团簇在某一时刻既‘在此处’又‘不在此处’）。该实验的‘宏观性’指标μ达15.5，比全球此前同类实验高约10倍；若用电子实现同等检验强度，需维持其量子叠加态近1亿年，而本实验仅耗时约0.01秒。除基础验证外，该技术还可作为超高灵敏度力传感器（探测下限达10⁻²⁶牛顿），未来有望用于纳米材料电、磁、光性质的精密测量，推动纳米科技与高精度传感发展。研究由维也纳大学与杜伊斯堡-埃森大学合作完成，发表于《自然》杂志。