Согласно классической химической кинетике, чем ниже температура, тем меньше скорость движения молекул в реакционной смеси и меньше вероятность, что при столкновении удастся преодолеть активационный барьер. Поэтому с понижением температуры скорость реакции падает. Если же при охлаждении квантовые эффекты становятся значимыми, то классическая кинетика работать перестает. В этом убедилась группа исследователей из Вейцмановского института науки во главе с доктором Эдом Наревициусом.
В своих экспериментах они использовали подход, принесший Дадли Хершбаху и Юаню Цзели Нобелевскую премию 1986 года: химическая реакция между двумя сверхзвуковыми струями сверххолодных газов. В старых опытах эти струи пересекались под углом и относительная скорость молекул, а значит и температура, как мера кинетической энергии, оказывалась малой. Однако для проявления квантовых эффектов она все равно велика — около 100 К. В новых опытах струи не пересекались: мощный магнит сближал их так, что они в конце-концов совпадали. В результате удавалось достичь относительной температуры в 0,01 К. После смешивания в струе (а это были атомы гелия в возбужденном состоянии и либо аргон, либо молекулы водорода) считали продукты реакции — тот же аргон или водород, получивший электрон от гелия. Опыты показали, что до температуры 3 К классическая кинетика соблюдалась, а при дальнейшем охлаждении на зависимости числа продуктов реакции от температуры возникли пики и провалы — верная примета вмешательства квантовых законов. Как предполагают авторы работы, причина значительного роста скорости реакции при глубоком охлаждении состоит в том, что после столкновения сверххолодные атомы не разлетались, подобно бильярдным шарам, а создавали связанное состояние и очень скоро вступали в реакцию.
Агентство «NewsWise», 11 октября 2012 года.
