«Мы обнаружили, что общая реактивность в значительной степени нечувствительна к хаотической динамике системы, — сказал Брайан Кендрик из теоретического отдела Лос-Аламосской национальной лаборатории. молекулы от точных измерений до квантовых вычислений ".В ходе исследования были рассмотрены открытые вопросы о том, протекают ли химические реакции при миллиардной доле градуса выше абсолютного нуля и можно ли контролировать их результат.
Ученые всего мира решают эти вопросы экспериментально, охлаждая и удерживая атомы и молекулы при температурах, близких к абсолютному нулю, и позволяя им химически взаимодействовать. Эта область химии, широко известная как ультрахолодная химия, стала рассадником контролируемых химических экспериментов и квантового контроля химических реакций, святого Грааля химии.В ходе новаторского эксперимента в 2010 году группы из JILA в Колорадо (ранее известного как Объединенный институт лабораторной астрофизики) смогли произвести ультрахолодный газ из молекул KRb при температурах нано-Кельвина. Просто изменив ядерный спин молекулы KRb, они продемонстрировали, что ультрахолодная реакция между этими молекулами может быть включена или выключена — прекрасная иллюстрация контролируемой химии по требованию.
Но теоретические расчеты динамики реакции для таких систем представляют собой сложную вычислительную задачу. Расчеты реакции K + KRb позволяют по-новому взглянуть на динамику реакции, которая не выявлена в экспериментах, — что скорости реакции с вращательным разрешением демонстрируют статистическое (пуассоновское) распределение.
Кендрик отмечает, что увлекательный вывод их исследования состоит в том, что, хотя общая реактивность определяется силами дальнего действия, вращательные популяции молекулы продукта K2 управляются хаотической динамикой на ближнем расстоянии. «Хаотическая динамика, по-видимому, является общим свойством всех ультрахолодных реакций с участием тяжелых щелочных молекул, — сказал Кендрик, — поэтому вращательные населенности всех таких реакций будут иметь одинаковое распределение Пуассона».Это новое, фундаментальное понимание ультрахолодных реакций будет направлять соответствующие технологические приложения в квантовом контроле / вычислениях, точных измерениях и зондировании, важных для миссий Лос-Аламоса в области информационных наук и технологий, а также глобальной безопасности.