Квантовая суперхимия впервые наблюдается в лаборатории

0 2

Квантовая суперхимия впервые наблюдается в лаборатории
Исследователи из Чикагского университета недавно обнаружили явление, известное как «квантовая суперхимия». Хотя этот эффект был предсказан давно, он никогда не был подтвержден экспериментально. Он может ускорить химические реакции, дать ученым больше возможностей для контроля и пролить свет на область квантовых вычислений.

Квантовая физика, часто воспринимаемая как одна из самых загадочных отраслей современной науки, предлагает уникальный взгляд на фундаментальные взаимодействия материи. В основе этого мира бесконечно малых лежит особое измерение — квантовая суперхимия. Это явление, при котором атомы, находящиеся в квантовом состоянии, реагируют коллективно, изменяя традиционные химические взаимодействия.

Долгое время это было теоретической концепцией, однако недавно группа специалистов из Чикагского университета провела лабораторные эксперименты, которые позволили реализовать это явление на практике. Их работа, опубликованная в журнале Nature Physics, открывает путь к новому пониманию химических реакций.

Сингулярность конденсатов Бозе-Эйнштейна

Квантовая суперхимия неразрывно связана с особым состоянием вещества, известным как конденсат Бозе-Эйнштейна. Этот конденсат образуется в результате процесса охлаждения атомов до чрезвычайно низких температур, приближающихся к абсолютному нулю.

При таких температурах атомы теряют свою индивидуальность и сливаются в единое квантовое состояние. При этом они ведут себя так, как будто являются «мегаатомом». Эта сингулярность имеет глубокие последствия для химии.

Когда химические реакции протекают в таком контексте, они не подчиняются обычным правилам. Атомы, действуя коллективно, могут генерировать реакции и химические продукты, которые в обычных условиях были бы невозможны или крайне маловероятны.

Коллективные реакции

В классической химии реакции часто являются результатом случайных столкновений между атомами или молекулами. Каждый атом действует независимо, и именно вероятность столкновения в значительной степени определяет ход и скорость реакции. Однако квантовая суперхимия переворачивает это традиционное представление. Как уже говорилось, в этой вселенной атомы уже не являются изолированными образованиями, а взаимодействуют между собой синхронно.

Хотя теоретически предполагалось, что группа атомов и молекул, находящихся в одном и том же квантовом состоянии, будет вести себя по-разному в ходе химических реакций, из-за сложности организации эксперимента это никогда не наблюдалось.

Ченг Чин, руководитель исследовательской группы, поясняет в пресс-релизе: «Вы больше не рассматриваете химическую реакцию как столкновение между независимыми частицами, а как коллективный процесс. Они реагируют все вместе, как единое целое«.

Одним из следствий этого является то, что реакция протекает быстрее, чем в обычных условиях. Фактически, чем больше атомов в системе, тем быстрее протекает реакция.

Идентичные молекулы и взаимодействие трех тел

В ходе экспериментов ученые охлаждали атомы цезия и приводили их в одинаковое квантовое состояние. Затем они наблюдали, как атомы вступают в реакцию, образуя молекулы. Но вместо классического взаимодействия двух атомов при образовании молекулы было замечено, что в этом процессе часто участвуют три атома. Два из них объединяются для образования молекулы, а третий, вместо того чтобы быть простым «зрителем», активно способствует реакции.

Оставить комментарий

Мы используем файлы cookie. Продолжив использование сайта, вы соглашаетесь с Политикой использования файлов cookie и Политикой конфиденциальности Принимаю

Privacy & Cookies Policy