Після 20 років спроб теорія стала реальністю: вчені вперше спостерігали новий тип хімії

Те, що квантова суперхімія існує, передбачали вже давно, але ніколи ще цей тип хімії не спостерігали в лабораторних умовах. Це явище, за якого атоми або молекули в одному й тому самому квантовому стані хімічно реагують швидше, ніж атоми або молекули, що перебувають у різних квантових станах. Квантовим станом називається набір характеристик квантової частинки, таких як спін (кутовий момент) або рівень енергії. Згідно з дослідженням, опублікованим у журналі Nature Physics, ученим уперше вдалося спостерігати квантову суперхімію, пише Space.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Для того, щоб побачити це явище, вченим довелося змусити атоми і цілі молекули переходити в один і той самий квантовий стан. Але коли вони це зробили, то з'ясувалося, що хімічні реакції відбуваються колективно, а не окремо. І що більше атомів було задіяно в реакціях, то швидше вони відбувалися.

За словами авторів дослідження, протягом останніх 20 років учені намагалися побачити квантову суперхімію і нарешті це вперше вдалося. Результати показали, що це явище збігається з тим, що передбачали теорії.

Учені спостерігали квантову суперхімію в атомах цезію, які об'єднувалися в молекули. Дослідники охолодили газоподібний цезій майже до абсолютного нуля, коли припиняється будь-який рух. Потім вони переводили атоми в один і той самий квантовий стан. А після цього, щоб запустити хімічні зв'язки між атомами, вчені змінили навколишнє магнітне поле.

У результаті атоми вступали в реакцію набагато швидше з утворенням двоатомних молекул саме при низькій температурі, ніж у не охолодженому вигляді. Отримані молекули протягом кількох мілісекунд, перш ніж почався розпад, також перебували в одному й тому ж квантовому стані.

Дослідники з'ясували, що, хоча вийшла двоатомна молекула, насправді в реакції брали участь три атоми, і третій взаємодіяв із двома іншими так, що це полегшувало реакцію.

За словами вчених, їхні результати можуть стати в пригоді в дослідженнях, присвячених квантовій хімії та квантовим обчисленням. Автори дослідження вказують на те, що вони використовували тільки прості молекули, тому наступного разу вони спробують створити квантову суперхімію з більш складними молекулами.

Фокус уже писав про те, що вчені виявили нову частинку "демона" і дуже важливе відкриття. Невидимі квазічастинки, що не мають маси, можуть допомогти вченим краще зрозуміти, як працює надпровідність.

Також Фокус писав про новий історичний експеримент з термоядерним синтезом, метою якого є спроба створити безмежну енергію. Вчені змогли домогтися деяких успіхів, що дає надію на те, що термоядерна енергія колись замінить людям звичайні джерела енергії.