اللولب النيوتروني يفصل بين كميتين متشابكتين سريع
يسقط حجر في الماء فتنتشر دوائر في كل اتجاه. وإذا ألقيت حفنة من الحجارة دفعة واحدة، تتداخل الدوائر فلا يمكن تمييز أثر كل حجر. هكذا تقريبًا يبدو شعاع النيوترونات الساقط على كاشف: بقعة مضيئة غير واضحة لأسباب متعددة.
أهم سببين هما حجم كل جسيم-موجة على حدة، ومدى تناسق (تماسك) تذبذبات الجسيمات المختلفة. لعقود، اندمجت هاتان الكميتان في بقعة واحدة غير واضحة، ولم يستطع أحد أن يحدد أين تنتهي إحداهما وتبدأ الأخرى. ابتكر مؤلفو الدراسة الجديدة طريقة لفصلهما. لقد مروا النيوترونات عبر جهاز يلف جبهة الموجة بشكل لولبي، كما لو كانت الدوائر على الماء تسير ليس بشكل مستقيم بل على درج حلزوني. على الكاشف، ظهرت حلقة بدلاً من بقعة متصلة.
يرتبط نصف قطر هذه الحلقة مباشرة بالمدى العرضي للحزمة الموجية للنيوترون الفردي. أما سمك الحلقة فيرتبط بطول التماسك، أي المسافة التي تتحرك خلالها الموجات بتناغم. أعطت القياسات نتيجة مذهلة: بلغ مدى النيوترون الفردي ميكرومترين على الأقل، بينما كان طول التماسك حوالي 180 نانومترًا فقط. وُجد أن الجسيم أعرض بعشر مرات تقريبًا من ظل تماسكه.
هذه الفجوة الكبيرة هي دليل مباشر على أن "حجم الحزمة الموجية" و"طول التماسك" في ميكانيكا الكم كميتان فيزيائيتان مختلفتان. الحلقة على الكاشف، وكأنها بصمة اللولب، سمحت لأول مرة برؤية هذا الاختلاف بالعين المجردة. الآن، بمعرفة الأرقام الدقيقة، يمكن بناء مقاييس تداخل نيوترونية أكثر حساسية وفهم أفضل لكيفية تصرف الجسيمات على الحدود بين العالم الكلاسيكي والكمي.
تبين أن الحزمة الموجية للنيوترون في هذه التجربة مماثلة لحجم بكتيريا صغيرة، حوالي ميكرومترين، على الرغم من أن النيوترون نفسه أصغر بآلاف المرات من النواة الذرية.
في رواية "الأناثيم" لنيل ستيفنسون، تُفصل الحالات الكمومية باستخدام مقاييس تداخل معقدة، تمامًا كما فصلت الجبهة اللولبية هنا حجم الجسيم عن تماسكه.