Изображение: Wikimedia Commons
Ученые из Чикагского университета обнаружили первые доказательства явления, известного как квантовая суперхимия. Его предсказывали уже давно, но не подтверждали ранее. Этот эффект ускоряет химические реакции и обеспечивает ученым больше контроля над ними. Как пишет «Хайтек», результаты исследования опубликованы в журнале Nature Physics.
В классической химии атомы в смеси случайным образом сталкиваются, и при каждой такой «встрече» есть вероятность, что они свяжутся, чтобы сформировать молекулу. Но если все атомы находятся в одном квантовом состоянии, они подвергаются коллективной ускоренной химической реакции.
В ходе эксперимента ученые охлаждали атомы цезия, в результате чего формировался конденсат Бозе-Эйнштейна — экзотическое состояние вещества, при котором частицы или атомы переходят в одно и то же основное квантовое состояние и ведут себя подобно одной «размытой» частице, что создает квантовые эффекты, видимые невооруженным глазом. Квантовая механика предсказывает, что атомы в бозе-конденсате выполняют действия коллективно, в том числе могут вступать в химические реакции как единое целое.
Соавторы исследования Чжэндун Чжан (слева) и профессор Чэн Чин с лабораторным оборудованием, которое впервые помогло им наблюдать квантовую суперхимию. Фото: Джон Цзич
Поскольку все атомы действуют вместе, реакции происходят гораздо быстрее. И чем больше атомов в системе, тем выше скорость. По словам ученых, молекулы, которые получаются в итоге, имеют одно и то же состояние.
«То, что мы наблюдали, соответствовало теоретическим прогнозам. Это — одна из главных научных целей в течение 20 лет», — пишут ученые.
