Ook grote moleculen kunnen zich als golven gedragen

Terwijl subatomaire deeltjes en individuele atomen zich niet alleen als een deeltje maar even goed als een golf kunnen gedragen, verdwijnt die wonderlijke eigenschap naarmate de deeltjes groter worden. Waar de quantummechanica precies overgaat in de klassieke natuurkunde van botsende biljartballen is niet duidelijk. Natuurkundigen van de universiteit van Wenen hebben echter laten zien dat grote moleculen, opgebouwd uit vele duizenden atomen, zich niet kunnen onttrekken aan de wetten van de quantummechanica en zich als golven kunnen gedragen (Physical Review Letters, 29 augustus).

Anton Zeilinger en zijn collega's onderwierpen van buckybal afgeleide moleculen aan het `dubbele spleet experiment', waarmee Thomas Young begin 1800 voor het eerst het golfkarakter van licht aantoonde. Hij liet een lichtbundel door twee nauwe spleten in een scherm passeren en toonde aan dat er achter het scherm een interferentiepatroon ontstond. De verklaring daarvoor is dat een lichtgolf die de twee spleten passeert zich als het ware splitst: wanneer de twee lichtgolven vervolgens weer samenkomen, kunnen ze elkaar versterken of verzwakken, afhankelijk van de afstand die elk van beiden heeft afgelegd.

Om moleculen met zichzelf te laten interfereren werden ze eerst in een oven bij een temperatuur van zo'n 300 °C in de gasfase gebracht om vervolgens via een paar kleine openingen in een smalle bundel op een goudrooster te worden afgestuurd. Dit bestaat uit een groot aantal spleten met een breedte van enkele tientallen nanometer. Op een bepaalde afstand achter het goudrooster werden de moleculen gedetecteerd, waarbij duidelijk een regelmatige afwisseling te zien was van plaatsen met veel en met weinig moleculen.

Dat dit soort grote moleculen een golfkarakter vertonen is verrassend, omdat het heel dynamische moleculen zijn, die voortdurend aan het trillen en draaien zijn en daarbij (infrarood) licht uitzenden. Dat had de uitkomst van het experiment kunnen verstoren.