آزمایش ابر شیمی کوانتومی برای اولین بار

دانشمندان دانشگاه شیکاگو اولین شواهد از پدیده ‌ای به نام ابر شیمی کوانتومی را کشف کردند. این اثر که مدت‌ها پیش‌بینی می‌ شد، می ‌تواند واکنش‌های شیمیایی را سرعت بخشیده، به دانشمندان کنترل بیشتری داده و محاسبات کوانتومی را توجیح کند.

به گزارش سیناپرس، رفتارهای شبحه آور در مقیاس کوانتومی زیاد اتفاق می افتند. اتم‌ها می ‌توانند همزمان در چندین حالت وجود داشته باشند یا چنان در هم بپیچند که در هر فاصله‌ ای فوراً اطلاعات را به اشتراک بگذارند، یا از موانعی عبور کنند که نباید از آن عبور کنند. دانشمندان در تلاشند تا از این پدیده ها برای محاسبات قوی تر، سیستم های ارتباطی و سایر فناوری ها بهره ببرند.

اکنون، یک تیم پژوهشی اولین شواهد مستقیم از یک اثر کوانتومی پیش ‌بینی ‌شده قبلی به نام ابرشیمی را یافته ‌اند. ابرشیمی با حالت عجیبی از ماده به نام چگالش بوز-اینشتین شروع می ‌شود که در آن ابری از اتم‌ها به صفر مطلق سرد شده و باعث می ‌شوند که آنها وارد همان حالت کوانتومی شده و مانند یک اتم بزرگ رفتار کنند. مشخص شده که جذب اتم ها در این حالت در واکنش های شیمیایی نتایج متفاوتی نسبت به معمول به همراه خواهد داشت.

در شیمی کلاسیک، اتم‌های یک مخلوط به‌ طور تصادفی با هم برخورد می ‌کنند و با هر برخورد این احتمال وجود دارد که به هم متصل شده و یک مولکول تشکیل دهند. اما اگر اتم ها همه در یک حالت کوانتومی باشند، اعمال متفاوتی را با هم انجام می دهند.

چنگ چین (Cheng Chin) محقق ارشد این مطالعه گفت: شما دیگر یک واکنش شیمیایی را به عنوان یک برخورد بین ذرات مستقل در نظر نمی گیرید، بلکه به عنوان یک فرآیند جمعی به آن نگاه می کنید چراکه همه آنها در مجموع با هم واکنش نشان می دهند.

محققان برای آزمایش‌های خود، اتم‌های سزیم را تا دمای شدید مورد نیاز سرد کرده، سپس آنها را به همان حالت کوانتومی وادار کردند. و دریافتند که اتم‌ها در حال تشکیل مولکول‌هایی هستند که شبیه ابرشیمی است.

این فرآیند چند پیامد دارد که آن را از شیمی معمولی قدیمی متمایز می کند. به عنوان مثال، از آنجایی که اتم ها همه با هم عمل می کنند، واکنش ها بسیار سریعتر اتفاق می افتد و هر چه تعداد اتم ها در سیستم بیشتر باشد، سریعتر هم می شود. این تیم پژوهشی می ‌گوید مولکول‌هایی که در پایان تولید می‌ شوند، همگی وضعیت مشابهی دارند که برای ایجاد دسته‌های بزرگ مولکول‌های یکسان با اطمینان‌تر نسبت به شیمی سنتی مفید است.

به گزارش سیناپرس، این پیشرفت می تواند راه را برای فناوری های جدید در شیمی کوانتومی، محاسبات کوانتومی و کمک به دانشمندان در مطالعه قوانین فیزیک هموار کند. تاکنون این ابر شیمی فقط با مولکول‌های دو اتمی انجام شده است، اما تیم تحقیقاتی قصد دارد این مطالعات را گسترش دهد تا مولکول‌های پیچیده ‌تری را در بر بگیرد.

شرح کامل این تحقیق در آخرین شماره مجله تخصصی Nature Physics منتشر شده است.

مترجم: مهدی فلاحی پناه

No tags for this post.