Cualquiera que entre en el mundo de la física cuántica debe prepararse para algunas cosas desconocidas en el mundo cotidiano:los gases nobles forman compuestos, los átomos se comportan como partículas y ondas al mismo tiempo y eventos que en el mundo macroscópico se excluyen entre sí ocurren simultáneamente.

En el mundo de la física cuántica, Reinhard Dörner y su equipo están trabajando con moléculas que, en el sentido de la mayoría de los libros de texto, no deberían existir:compuestos de helio con dos átomos, conocidos como dímeros de helio. El helio se denomina gas noble precisamente porque no forma ningún compuesto. Sin embargo, si el gas se enfría a solo 10 grados por encima del cero absoluto (menos 273 ° C) y luego se bombea a través de una pequeña boquilla a una cámara de vacío, lo que lo hace aún más frío, entonces, muy raramente, se forman tales dímeros de helio. Estas son sin rival las moléculas estables unidas más débiles del Universo, y, en consecuencia, los dos átomos de la molécula están extremadamente separados entre sí. Mientras que un compuesto químico de dos átomos normalmente mide alrededor de 1 angstrom (0,1 nanómetros), Los dímeros de helio miden en promedio 50 veces más, es decir, 52 angstrom.

Los científicos de Frankfurt irradiaron estos dímeros de helio con un destello láser extremadamente potente, que torció ligeramente el enlace entre los dos átomos de helio. Esto fue suficiente para que los dos átomos se separaran. Luego vieron, por primera vez, el átomo de helio volando como una onda y lo grabaron en una película.

Según la física cuántica, los objetos se comportan como una partícula y una onda al mismo tiempo, algo que se conoce mejor a partir de las partículas de luz (fotones), que por un lado se superponen como ondas donde pueden amontonarse o extinguirse (interferencia), pero, por otro lado, como el 'viento solar' puede propulsar naves espaciales a través de sus velas solares, por ejemplo.

El hecho de que los investigadores fueran capaces de observar y filmar el átomo de helio volando como una onda en su experimento láser se debió al hecho de que el átomo de helio solo voló con una cierta probabilidad:con un 98 por ciento de probabilidad, todavía estaba ligado a su segundo socio de helio, con un 2 por ciento de probabilidad, se fue volando. Estas dos ondas de átomos de helio:aquí viene, ¡Física cuántica! y su interferencia podría medirse.

La medición de tales 'ondas cuánticas' se puede extender a sistemas cuánticos con varios socios, como el trímero de helio compuesto por tres átomos de helio. El trímero de helio es interesante porque puede formar lo que se conoce como un 'estado exótico de Efimov, 'dice Maksim Kunitski, primer autor del estudio:"Estos sistemas de tres partículas fueron predichos por el teórico ruso Vitaly Efimov en 1970 y corroboraron por primera vez en átomos de cesio. Hace cinco años, descubrimos el estado de Efimov en el trímero de helio. El método de irradiación por pulso láser que hemos desarrollado ahora podría permitirnos en el futuro observar la formación y la desintegración de los sistemas Efimov y así comprender mejor los sistemas físicos cuánticos a los que es difícil acceder experimentalmente ".