„Kvantna superhemija“ posmatrana prvi put

Istraživači su prvi put posmatrali „kvantnu superhemiju“ u laboratoriji.

Dugo predmet teoretisanja, ali nikad viđena, kvantna superhemija je fenomen u kojem atomi lli molekuli u istom kvantnom stanju hemijski reaguju brže nego atomi ili molekuli u različitim kvantnim stanjima. Kvantno stanje je skup karakteristika kvantne čestice, kao što su spin (moment impulsa) ili energetski nivo.

Preporučujemo

Da bi posmatrali ovu novu superaktivnu hemiju, istraživači su morali da dovedu ne samo atome, vać cele molekule u isto kvantno stanje. Međutim, pošto su to uradili, videli su da se hemijske reakcije dešavaju kolektivno, a ne individualno. I što je više atoma bilo uključeno, tj. što je veća bila gustina atoma, hemijske reakcije su se odvijale brže, piše Live Science.

„Ono što smo videli poklapalo se sa teorijskim predviđanjima“, rekao je Čeng Čin, profesor fizike na Čikaškom univerzitetu. „To je bio naučni cilj 20 godina, tako je da je vrlo uzbudljiv trenutak“.

Istraživači su posmatrali kvantnu hemiju kod atoma cezijuma koji bi se uparili radi stvaranja molekula. Prvo su ohladili gas cezijuma do skoro apsolutne nule, tačke kad svako kretanje prestaje. U ovom ohlađenom stanju su mogli da uvedu svaki atom cezijuma u isto kvantno stanje. Zatim su izmenili okolno magnetno polje kako bi pokrenuli hemijsko vezivanje atoma.

Ovi atomi su brže reagovali zajedno radi stvaranja dvoatomskih molekula cezijuma nego kad je eksperiment izvođen u normalnom, ne superohlađenom gasu. Dobijeni molekuli su takođe delili isto kvantno stanje, bar tokom nekoliko milisekundi, nakon čega atomi i molekuli počinju da se razdvajaju, ne oscilirajući više zajedno.

Istraživači su otkrili da, iako je krajni rezultat reakcije bio dvoatomski molekul, zapravo su bila uključena tri atoma, a rezervni atom je reagovao sa dva vezujuća atoma tako što je potpomagao tu reakciju.

Ovo bi moglo biti korisno za primene u kvantnoj hemiji i kvantnom računarstvu, pošto molekuli u istom kvantnom stanju dele fizičke i hemijske osobine. Eksperimenti su deo oblasti ultrahladne hemije, čiji cilj je izuzetno detaljna kontrola nad hemijskim reakcijama pomoću kvantnih interakcija koje se dešavaju u ovim hladnim stanjima. Ultrahladne čestice bi se mogle koristiti kao kubiti, ili kvantni bitovi koji nose informacije u kvantnom računarstvu, na primer.

Studija je koristila samo jednostavne molekule, tako da je sledeći cilj da se pokuša stvaranje kvantne superhemije sa složenijim molekulima, rekao je Čin.

(Telegraf Nauka/Live Science)