Свет падает на металл и выбивает из него электроны. Это фотоэффект, и он срабатывает, только если у света хватает энергии перешагнуть порог, удерживающий электроны внутри. Физики давно умеют измерять волновые свойства квантовых объектов через квантовую когерентность, то есть способность состояния быть суперпозицией. А вот насколько объект похож на частицу, до сих пор не измеряли.

Авторы новой работы предлагают считать частичностью именно способность перешагивать такой порог. Они строят упрощённую модель: квантовая система имеет несколько уровней энергии, а материал, из которого выбивают электрон, — два уровня с энергетической щелью между ними. Состояние обладает частичностью, если его средняя энергия выше этой щели. Мера частичности — это расстояние до состояний без частичности, таких, у которых энергии не хватает, чтобы выбить электрон.

Численный эксперимент показал: если измерить частичность и когерентность одного и того же состояния, их сумма с коэффициентом 1,3 никогда не превышает 1,8. Чем больше частичности, тем меньше когерентности, и наоборот. Это новая формулировка старого принципа: объект не может быть одновременно полностью волной и полностью частицей. Такая мера может пригодиться при разработке фотодетекторов и солнечных элементов, где важно, насколько эффективно свет выбивает электроны.