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科学家观察到量子条件下的化学反应
在量子条件下观察到化学反应的进行，这是科学家们在半个世纪前就开始寻求得到的“真相”。而据物理学家组织网10月12日(北京时间)报道，以色列魏茨曼科学研究所的团队现在已用实验证实了这一点，相关研究结果已刊登在本周出版的美国《科学》杂志上。
我们知道，当分子破裂成原子，原子重新排列组合生成新物质的过程，被称为化学反应。这其实是旧化学键断裂和新化学键形成的过程，因而是否生成了新物质成为判断一个反应是否为化学反应的依据。而量子效应，需要在超低温等极端条件下，由大量粒子组成的宏观系统整体呈现出一种量子现象——据量子理论的“波粒二象性”学说，此时量子效应使微观的实物粒子也可以像光波水波那样，具有干涉、衍射等波动特征。
量子理论预测化学反应与量子效应二者的关系为：量子效应的机制可以让化学反应偏离传统方向，获得新的反应结果——譬如在接近绝对零度的环境中，量子效应开始“介入”后，化学反应进行的速率应当比在传统化学中要高得多。
但这个看似简单的描述却耗费了科学界半个世纪之久的探索。起初启动这一实验的科学家在试验中利用两束低温超声束对撞，以前所未有的分辨率观察到了化学反应的进行。但那次碰撞的相对速度实在太高——导致了超过100开尔文的温度，结果“抹煞”掉许多量子效应。其后多年来科学家试图巧施妙术控制住温度，但量子效应与化学反应仍像鱼与熊掌，不可兼得。
现在，埃德·奈尔维修斯博士和他的小组出现了重大创新，他们总结前人之法，采用“合并”而非“对撞”两束超声束——在直线上产生第一束，再使用磁性装置使第二束弯曲直到它平行于前者，这样超声束再快，粒子们相对速度也为零，终于实现了只比绝对零度高 0.01k的温度环境下，首次用实验方法在量子条件下观察到化学反应进行：两束超声束其一含有氦原子激发态，另一含有氩原子或氢分子，而在随后的化学反应中，氩或氢分子被离子化——释放出电子。而在经典效应中本该随温度下降逐渐放缓的反应速度，却在超声束合并后突然达到了高峰和低谷，量子隧穿效应的迹象出现。
据奈尔维修斯介绍，这是实验第一次证明，在超低温条件下化学反应的速率可以发生戏剧性变化;其也为反应动力学学科提供出一个超灵敏的探测器。可以预见到的是，该实验将解决许多难题，尤其是关乎那些在冰冷的星际空间中所发生的化学反应。
