Para fisikawan dari Universitas Goethe Frankfurt, bekerja sama dengan Institut Max Planck untuk Fisika Nuklir, telah berhasil memvisualisasikan secara langsung gerak titik nol kuantum dalam molekul kompleks untuk pertama kalinya. Studi perintis ini, yang diterbitkan pada Agustus 2025, mengungkapkan bahwa bahkan pada suhu nol absolut, atom-atom di dalam molekul menunjukkan getaran yang terkoordinasi dan tidak acak, yang didorong oleh energi titik nol.
Tim peneliti, yang dipimpin oleh Profesor Till Jahnke, memanfaatkan pulsa laser sinar-X berintensitas tinggi dan berdurasi sangat singkat dari European XFEL. Dengan memicu ledakan terkontrol pada molekul iodopyridine, mereka kemudian menganalisis fragmen molekuler yang dihasilkan menggunakan mikroskop reaksi COLTRIMS yang disesuaikan. Metode ini memungkinkan mereka untuk merekonstruksi struktur molekul asli, menangkap gerakan halus dan berkorelasi dari atom-atomnya. Pencapaian ini memberikan bukti langsung dari "tarian abadi" atom, sebuah fenomena yang sebelumnya hanya disimpulkan tetapi belum pernah diamati secara langsung.
Gerakan ini merupakan konsekuensi dari prinsip ketidakpastian Heisenberg, yang menyatakan bahwa partikel tidak dapat berada dalam keadaan diam atau memiliki posisi dan momentum yang ditentukan secara bersamaan. Akibatnya, bahkan pada suhu terdingin, atom-atom dalam molekul terus bergetar, menunjukkan energi titik nol yang melekat pada sistem kuantum. Penelitian ini menyoroti bahwa atom-atom dalam molekul tidak bergetar secara individual, melainkan mengikuti pola yang terhubung dan terkoordinasi. Molekul iodopyridine, yang terdiri dari sebelas atom, menunjukkan spektrum 27 mode getaran yang berbeda, yang digambarkan sebagai tarian yang ketat.
Kemampuan untuk memvisualisasikan gerakan ini membuka jalan baru untuk memahami fenomena mekanika kuantum yang sebelumnya sulit diukur. Implikasi dari penemuan ini sangat luas, berpotensi memajukan pemahaman kita tentang mekanika kuantum fundamental dan membuka jalan bagi studi reaksi fotokimia. Kemampuan untuk mengamati dinamika atom secara langsung dapat memberikan wawasan baru tentang proses-proses yang terjadi pada tingkat molekuler, yang penting untuk pengembangan di berbagai bidang ilmiah. Profesor Jahnke dan timnya berencana untuk terus menyempurnakan metode mereka, dengan tujuan untuk mengamati tarian elektron yang lebih cepat di masa depan, yang akan semakin memperdalam pemahaman kita tentang dunia kuantum.