Per la prima volta, i ricercatori hanno osservato la “chimica superquantica” in laboratorio.
A lungo teorizzato ma mai visto prima, la superchimica quantistica è un fenomeno in cui atomi o molecole nello stesso stato quantico interagiscono chimicamente più rapidamente di atomi o molecole in stati quantici diversi. Uno stato quantico è un insieme di proprietà di una particella quantistica, come il suo spin (momento angolare) o il livello di energia.
Per osservare questa nuova chimica sovralimentata, i ricercatori hanno dovuto convincere non solo gli atomi, ma intere molecole, nello stesso stato quantico. Tuttavia, quando lo hanno fatto, hanno visto che le reazioni chimiche si sono verificate collettivamente, piuttosto che individualmente. Maggiore è il numero di atomi coinvolti, il che significa maggiore è la densità degli atomi, più rapide sono le reazioni chimiche.
Cheng Chen, professore di fisica all’Università di Chicago che ha guidato la ricerca, ha detto V.I dichiarazione. “Questo è stato un obiettivo scientifico per 20 anni, quindi è un’era molto eccitante”.
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Cheng Chen, professore di fisica all’Università di Chicago che ha guidato la ricerca, ha detto V.I dichiarazione. “Questo è stato un obiettivo scientifico per 20 anni, quindi è un’era molto eccitante”.
Il team ha riportato le proprie scoperte il 24 luglio sulla rivista Nature Physics. Hanno osservato la chimica quantistica superiore negli atomi di cesio che si accoppiano per formare molecole. In primo luogo, hanno raffreddato il gas di cesio vicino allo zero assoluto, il punto in cui ogni movimento si ferma. In questo stato raffreddato, possono trasformare ogni atomo di cesio nello stesso stato quantico. Hanno quindi alterato il campo magnetico circostante per innescare il legame chimico degli atomi.
Questi atomi hanno reagito insieme più rapidamente per formare molecole biatomiche di cesio rispetto a quando i ricercatori hanno condotto l’esperimento in un gas normale, non molto raffreddato. Le particelle risultanti condividono anche lo stesso stato quantico, almeno per diversi millisecondi, dopodiché gli atomi e le molecole iniziano a decadere, non vibrando più insieme.
“[W]Con questa tecnica, puoi guidare le molecole in uno stato congruente”.
I ricercatori hanno scoperto che sebbene il risultato finale della reazione fosse una molecola a due atomi, in realtà erano coinvolti tre atomi, con un atomo di riserva che interagiva con due atomi di legame in un modo che facilitava la reazione.
Ciò potrebbe essere utile per le applicazioni di chimica quantistica e informatica quantistica, in cui le particelle nello stesso stato quantico condividono proprietà fisiche e chimiche. Gli esperimenti fanno parte del campo della chimica criogenica, che mira a ottenere un controllo incredibilmente dettagliato delle reazioni chimiche sfruttando le interazioni quantistiche che si verificano in questi stati freddi. Le particelle ultrafredde possono essere utilizzate come qubit o bit quantistici che trasportano informazioni nel calcolo quantistico, ad esempio.
Chen ha affermato che lo studio ha utilizzato solo particelle semplici, quindi il prossimo obiettivo è provare a creare una chimica quantistica superiore con particelle più complesse.
“Fino a che punto possiamo spingere la nostra comprensione e conoscenza della geometria quantistica, in particelle più complesse, è un’importante direzione di ricerca in questa comunità scientifica”, ha affermato.
Questo articolo è stato fornito da Live Science.
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