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量子力学在超小尺度上处理宇宙的行为：原子和亚原子粒子以经典物理学无法解释的方式运作 。 为了探索量子与经典之间的这种矛盾 ， 科学家们正试图让越来越大的物体以类似量子的方式运行 。
在这项特殊研究中 ， 所讨论的物体是一个微小的玻璃纳米球 ， 直径为 100 纳米——大约比人类头发的厚度小一千倍 。 在我们看来 ， 它非常非常小 ， 但就量子物理学而言 ， 它实际上相当巨大 ， 由1000万个原子组成 。
将这样的纳米球推入量子力学领域实际上是一项巨大的成就 ， 而这正是物理学家现在所取得的成就 。
使用仔细校准的激光 ， 纳米球悬浮在其最低的量子力学状态 ， 这是一种极其有限的运动 ， 量子行为可以开始发生 。
“这是第一次使用这种方法来控制自由空间中宏观物体的量子态 ， ”瑞士苏黎世联邦理工学院的光子学教授卢卡斯·诺沃特尼（Lukas Novotny）说 。
为了实现量子态 ， 必须正确调节运动和能量 。 在使用反馈系统进行进一步调整之前 ， 诺沃特尼和他的同事们使用了一个冷却到-269摄氏度（-452 华氏度）的真空容器 。
研究人员利用两束激光束产生的干涉图样计算出纳米球在其腔室内的确切位置——并从那里利用两个电极产生的电场 ， 进行使物体运动接近零所需的精确调整 。
这与通过推动和拉动秋千直到它到达静止点来减慢游乐场秋千并没有什么不同 。 一旦达到最低的量子力学状态 ， 就可以开始进一步的实验 。
苏黎世联邦理工学院的电气工程师菲利克斯·特本约翰斯（Felix Tebbenjohanns ）说：“为了清楚地看到量子效应 ， 纳米球需要减速……一直到其运动基态 。 ”
【纳米|物理学家将悬浮玻璃纳米球推入量子力学领域】“这意味着我们将球体的动能冻结到接近量子力学零点运动的最小值 。 ”
虽然之前已经取得了类似的结果 ， 但他们使用所谓的光学谐振器来利用光来平衡物体 。
这里使用的方法可以更好地保护纳米球免受干扰 ， 这意味着可以在关闭激光后单独观察物体——尽管这需要大量进一步的研究才能实现 。
研究人员希望他们的发现有用的方法之一是研究量子力学如何导致基本粒子表现得像波 。 像这种纳米球这样的超灵敏装置也可能有助于开发超越我们今天拥有的任何传感器的下一代传感器 。
设法在低温环境中悬浮如此大的球体代表着向宏观尺度的重大飞跃 ， 在此可以研究经典和量子之间的界限 。
研究人员在他们发表的论文中总结道：“连同光捕获势高度可控的事实 ， 我们的实验平台提供了一条在宏观尺度上研究量子力学的途径 。 ”
该研究已发表在《自然》杂志上 。
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