Araştırmacılar, kuantum süperkimyasının ilk kanıtını bildirdiler. Bu, reaksiyonun tüm atomlarının ve/veya moleküllerinin aynı kuantum durumunda olduğu, toplu ve hızlandırılmış bir reaksiyonla sonuçlanan özel bir kimyasal reaksiyon türüdür. Bu etki için teorik kanıtlar vardı, ancak uygulanabilirliğine dair kanıt sağlanamadı.
Ekip, maddenin beşinci hali olarak adlandırılan bir Bose-Einstein yoğunlaşmasında atomları ve molekülleri kullandı. Yeterince düşük sıcaklıklarda, bu durumlardaki parçacıklar tek bir kuantum mekaniksel varlıkta birleşir. Sıradan kimyasal reaksiyonlarınızda, bireysel atomlar veya moleküller yeni bağlar oluşturmak için etkileşime girer. Ancak, tüm parçacıklarınız aynı kuantum durumundaysa, reaksiyon çok farklı olacaktır.
Laboratuvarı araştırmayı yürüten Chicago Üniversitesi’nden Profesör Cheng Chin yaptığı açıklamada, “Kimyasal bir reaksiyon artık bağımsız parçacıklar arasındaki bir çarpışma olarak değil, kolektif bir süreç olarak görülüyor.” Dedi. “Herkes bir olarak birlikte tepki verir.”
Bose-Einstein kondensatının kuantum mekaniksel özelliklerinden dolayı reaksiyon daha hızlıdır çünkü bireysel parçacıklara kadar izlenemez. Aslında, sistemde ne kadar çok parçacık varsa, reaksiyon o kadar hızlı ilerler. Süper kimya terimi hafifçe kullanılmaz.
Ekip, reaksiyonun başlamasından sonra hızlı molekül oluşumunu gözlemledi. Denge sürecinde dalgalanmalar ortaya çıktı. Ürün molekülleri aynı durumdadır. Aslında, daha yüksek yoğunluğa sahip numunelerde daha hızlı salınımlar gözlemlediler. Bu, bozonik amplifikasyonun beklenen sonucudur.
Chin, “Gördüklerimiz teorik tahminlerle uyumluydu” dedi. “20 yıldır bir bilim hedefi oldu, bu yüzden çok heyecan verici bir dönem.”
Deney, basit iki atomlu moleküllerle gerçekleştirildi, ancak ekip, bir tane kalmasına rağmen, reaksiyona her zaman üç atomun dahil olduğunu bildirdi. Üçüncüsü, hangi rol olduğu belli olmasa da bir rol oynadı. Ekip, olası endüstriyel uygulamalar için daha karmaşık reaksiyonları çalıştırmayı ve fiziğin bazı temel yasalarını test etmeyi amaçlıyor.
Chin, “Kuantum mühendisliği anlayışımızı ve bilgimizi daha karmaşık moleküllere ne kadar genişletebileceğimiz, bu bilimsel toplulukta önemli bir araştırma alanıdır” dedi.
Bu yazı Nature Physics adresinden derlenmiştir.