Il fenomeno della “superchimica quantistica”, in cui una reazione chimica viene accelerata perché gli atomi coinvolti si trovano nello stesso stato quantistico, è stato osservato per la prima volta in un laboratorio statunitense.
Più di venti anni fa, i teorici predissero l’esistenza della superchimica. Ciò implica portare un gran numero di atomi nello stesso stato quantico, facendoli comportare collettivamente nello stesso modo. Ciò renderebbe le reazioni chimiche più veloci e più controllabili. Inoltre, con tale reazione si producono molecole che si trovano anch’esse nello stesso stato quantico. Ciò lo rende adatto, ad esempio, agli esperimenti necessari per comprendere meglio il mondo quantistico.
I ricercatori dell’Università di Chicago sono stati in grado di eseguire per la prima volta una reazione superchimica. Nella loro reazione, gli atomi di cesio si trasformarono insieme in molecole di cesio. I risultati sono stati pubblicati sulla rivista scientifica Fisica della natura.
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Chimica del ghiaccio super freddo
Per portare gli atomi di cesio nello stesso stato quantico, gli scienziati hanno raffreddato queste particelle fino quasi allo zero assoluto (-273,15 gradi Celsius). Più bassa è la temperatura, minore è l’energia che hanno gli atomi. A una temperatura molto bassa, gli atomi di cesio si trovano tutti nello stato quantico che richiede la minima quantità di energia.
Poiché si trovano tutti nello stesso stato, formano quello che viene chiamato condensato di Bose-Einstein. Gli atomi quindi non si comportano come singole particelle, ma insieme come se fossero un unico grande atomo.
Una volta che gli atomi di cesio hanno formato il condensatore di Bose-Einstein, i ricercatori hanno attivato il campo magnetico. Questo stimola gli atomi a formare molecole insieme. È così che si sono formate le molecole di cesio in un condensatore di Bose-Einstein, costituito da due atomi di cesio.
Affrettatevi insieme
Normalmente, alle alte temperature, gli atomi di cesio nel gas rimbalzano liberamente, a volte entrando in collisione tra loro. Durante una tale collisione, c’è una certa probabilità che gli atomi interagiscano e formino una molecola. Più aspetti, più collisioni ci saranno e quindi più molecole di cesio avrai.
Nei condensati di Bose-Einstein condotti da ricercatori americani, questa reazione avviene molte volte più velocemente che nel gas normale. Questo perché gli atomi di cesio interagiscono insieme nel loro insieme.
“Non è più possibile vedere una reazione chimica come una collisione tra molecole indipendenti. È un processo collettivo”, afferma il ricercatore. Cheng Chen. I ricercatori hanno anche dimostrato che la reazione avviene più velocemente poiché il condensato di Bose-Einstein è costituito da più atomi.
Inoltre, le molecole di cesio generate dal condensatore di Bose-Einstein si trovano nello stesso stato. Le molecole in diversi stati possono avere proprietà chimiche diverse. Puoi controllare le reazioni tramite la superchimica quantistica. In modo che vengano prodotte solo le molecole con le proprietà chimiche richieste.
Nuova era
Applicazioni come reazioni chimiche più controllate devono ancora arrivare. Richiede ancora una complessa configurazione di laboratorio. Questo primo esperimento prevedeva una reazione chimica relativamente semplice, in cui due atomi uguali si combinano per formare una molecola.
Tuttavia, è un passo promettente. “Ciò che abbiamo visto è coerente con le aspettative teoriche”, ha affermato Qing Chen in un rapporto. comunicato stampa. Questo è stato un obiettivo scientifico per vent’anni. Ciò significa che è iniziata un’era entusiasmante.
Fisico quantistico Johannes Hecker DenschlagUn professore dell’Università di Ulm in Germania, non coinvolto nella ricerca, è d’accordo. “Penso che questi siano risultati entusiasmanti”, afferma. “È un lavoro davvero impressionante, che porta la fisica delle collisioni e delle reazioni fredde in un territorio nuovo e molto interessante”.
