Бросьте два камешка в пруд — от каждого пойдут круги, и на воде возникнут гребешки, где волны усиливают друг друга, и впадины, где гасят. Примерно так же ведут себя протоны: если их два, они создают двойную рябь, которая складывается в узнаваемый узор.
В новом опыте пучок ионов водорода — одиночных протонов и пар, связанных в молекулу, — направляли на облако гелия. При столкновении ион мог отнять у гелия электрон и отклониться. Физики мерили, под какими углами разлетаются такие «обновлённые» частицы, и увидели: для молекулы из двух протонов картина напоминает свет, прошедший через две узкие щели. Полосы яркости и темноты — это интерференция, след того, что молекула действует как двойная прорезь.
Чтобы понять, как именно молекула захватывает электрон, авторы «сняли» интерференционный узор и выделили из него вклад одного протона — как если бы из общего рисунка вычли рябь от второго камешка. Оказалось, когда захваченный электрон садится на нижний энергетический уровень, одиночная «щель» от протона и двойная от молекулы дают полосы одинаковой ширины. Но если электрон попадает на возбуждённый уровень, узоры расходятся: молекула начинает «светиться» иначе, чем одиночный протон.
Такой приём — разложить сложный узор на простые части — позволяет заглянуть в механику захвата электрона без сложных расчётов. Это как по тени на стене угадать форму руки: тень двойная, но если знать, как складываются пальцы, можно вычесть один силуэт и увидеть другой.
Молекула из двух протонов — самый простой «двухщелевой» объект в природе: расстояние между протонами всего около 0,1 нанометра, но этого хватает, чтобы волновая природа частиц проявилась в полную силу.