«Химические реакции являются основой жизни, поэтому прогнозирование того, что происходит во время этих реакций, имеет большое значение для науки и имеет большое значение для инноваций, промышленности и медицины», — сказал Марк Заммит, научный сотрудник группы физики и химии материалов. в Лос-Аламосской национальной лаборатории. «Наша модель — первая, которая очень точно рассчитывает вероятность фундаментальных электронно-молекулярных реакций водорода."
Заммит и его команда провели исследование фундаментальных химических реакций атомов и молекул, чтобы лучше понять физику и химию материалов. Эта работа является частью научного направления Лос-Аламоса «Ядерное будущее и будущее частиц», который поддерживает лабораторию в ее миссии по обеспечению национальной безопасности путем интеграции ядерных экспериментов, теории и моделирования для понимания и разработки сложных ядерных явлений.
Молекулярный водород — два связанных атома водорода — самая распространенная молекула во Вселенной.
Он присутствует в межзвездном пространстве и в атмосферах газовых гигантов. Он используется в промышленности при производстве ископаемого топлива, чистящих средств и плазмы. Он также имеет терапевтический потенциал в человеческих органах.
В межзвездном пространстве солнечные ветры (источник электронов) сталкиваются с газовыми облаками H2, которые затем излучают свет. Этот свет несет важную информацию о прошлых событиях во Вселенной. Чтобы расшифровать эту информацию, ученые смотрят на произошедшую химическую реакцию, которая относительно проста — электрон сталкивается с H2.
Основываясь на первых принципах квантовой механики и используя суперкомпьютеры, Заммит и программа его команды рассчитывают вероятность химических реакций, таких как ионизация (удаление электрона) или электронное возбуждение молекулы. Новые результаты их модели для электронов, сталкивающихся с H2, согласуются с точными экспериментами и будут иметь прямое значение для моделирования термоядерной плазмы, дизайна аэрокосмических материалов (для входа в атмосферу), астрофизики и атмосферного моделирования.
Эти результаты также будут использоваться для понимания основных вопросов о природе, таких как механизмы охлаждения ранней Вселенной и формирование планет и звезд.
В рамках набора методов Заммит и его коллеги теперь обращают свое внимание на другие молекулы, имеющие астрофизическое, медицинское и промышленное значение, а также расширяют метод для моделирования столкновений молекул с позитронами, протонами и антипротонами.
Это исследование было недавно опубликовано в журнале Physical Review Letters и будет предметом нескольких презентаций на международных конференциях и в рамках проектов координированных исследований в этом году.
