После 20 лет попыток теория стала реальностью: ученые впервые наблюдали новый тип химии

Фото: Getty Images

То, что квантовая суперхимия существует предсказывали уже давно, но никогда еще этот тип химии не наблюдали в лабораторных условиях. Это явление, при котором атомы или молекулы в одном и том же квантовом состоянии химически реагируют быстрее, чем атомы или молекулы, которые находятся в разных квантовых состояниях. Квантовым состоянием называется набор характеристик квантовой частицы, таких как спин (угловой момент) или уровень энергии. Согласно исследованию, опубликованному в журнале Nature Physics, ученым впервые удалось наблюдать квантовую суперхимию, пишет Space.

Для того, чтобы увидеть данное явление, ученым пришлось заставить атомы и целые молекулы переходить в одно и то же квантовое состояние. Но когда они это сделали, то выяснилось, что химические реакции происходят коллективно, а не по отдельности. И чем больше атомов было задействовано в реакциях, тем быстрее они происходили.

По словам авторов исследования, в течение последних 20 лет ученые пытались увидеть квантовую суперхимию и наконец-то это впервые удалось. Результаты показали, что это явление совпадает с тем, что предсказывали теории.

Ученые наблюдали квантовую суперхимию в атомах цезия, которые объединялись в молекулы. Исследователи охладили газообразный цезий почти до абсолютного нуля, когда прекращается любое движение. Затем они переводили атомы в одно и то же квантовое состояние. А после этого чтобы запустить химические связи между атомами, ученые изменили окружающее магнитное поле.

В результате атомы вступали в реакцию намного быстрее с образованием двухатомных молекул именно при низкой температуре, чем в не охлажденном виде. Полученные молекулы в течение нескольких миллисекунд, прежде чем начался распад, также находились в одном и том же квантовом состоянии.

Исследователи обнаружили, что, хотя получилась двухатомная молекула, на самом деле в реакции участвовали три атома, и третий взаимодействовал с двумя другими таким образом, что это облегчало реакцию.

По словам ученых, их результаты могут пригодится в исследованиях, посвященных квантовой химии и квантовым вычислениям. Авторы исследования указывают на то, что они использовали только простые молекулы, поэтому в следующий раз они попытаются создать квантовую суперхимию с более сложными молекулами.

Ирина Скиба / Skibair
Журналист ATinform