Проведены прямые наблюдения химических реакций при сверхнизких температурах

 


В настоящее время для изучения динамики химических реакций используется метод столкновения молекулярных пучков. Изменяя угол, образуемый пересекающимися пучками, исследователи подбирают требуемую энергию столкновений молекул, регистрируя продукты реакции любым доступным способом. К сожалению, в таких опытах наблюдается только конечный результат взаимодействия, а измерить абсолютную скорость реакции практически невозможно.

Авторы двух новых работ продемонстрировали новый подход к изучению химических превращений. Первая группа, в которую вошли исследователи из Австрии и США, экспериментировала с атомами цезия, помещенными в ловушку и охлажденными до 50–100 нК. Используя изменяющееся во времени магнитное поле, физики «объединили» атомы (обозначим их буквой А), находящиеся в определенном квантовом состоянии, в двухатомные молекулы, получив смесь из 4 000 молекул (А2) и 30 000 атомов. Затем атомы были переведены в новое квантовое состояние (В) под действием СВЧ-импульса, который не оказывает никакого влияния на молекулы.

После завершения этапа подготовки авторы включали внешнее магнитное поле, с помощью которого можно контролировать энергию связи молекул А2. При достижении граничного значения энергии связи столкновения находившихся в ловушке частиц приводили к появлению новых молекул в реакции типа B + А2 → AB + A. «Энергия, выделяющаяся в этом процессе, очень мала, и продукты реакции остаются в ловушке, — говорит участник работы Рудольф Гримм (Rudolf Grimm) из Инсбрукского университета. — Получается, нам удалось провести первые прямые наблюдения химического процесса».

Эксперименты второй группы физиков проходили по аналогичному сценарию, но в них использовались атомы калия и рубидия, которые на этапе подготовки объединялись в молекулы KRb. Препринт статьи, содержащей результаты опытов, можно загрузить с сайта arXiv.

Полная версия отчета первой группы опубликована в журнале Physical Review Letters; полный вариант статьи можно скачать отсюда.

Подготовлено по материалам Американского физического общества.

Источник: Компьюлента