Untuk pertama kalinya, fisikawan melihat partikel terbentuk melalui penerowongan kuantum: ScienceAlert

Kimia membutuhkan usaha. Baik dengan menaikkan suhu, meningkatkan kemungkinan atom yang cocok bertabrakan dalam tumbukan panas, atau meningkatkan tekanan dan meremasnya bersama-sama, membangun molekul biasanya membutuhkan biaya energi tertentu.

Teori kuantum memberikan solusi jika Anda sabar. Sebuah tim peneliti dari University of Innsbruck di Austria akhirnya melihat terowongan kuantum beraksi dalam percobaan pertama di dunia yang mengukur fusi ion deuterium dengan molekul hidrogen.

Terowongan adalah keanehan di alam semesta kuantum yang membuatnya seolah-olah partikel dapat melewati rintangan yang biasanya sulit diatasi.

Dalam kimia, hambatan ini adalah energi yang dibutuhkan atom untuk berkomunikasi satu sama lain, atau dengan molekul yang ada.

Namun, teori mengatakan bahwa dalam kasus yang sangat jarang, adalah mungkin bagi atom di dekat ‘terowongan’ melalui penghalang energi ini dan terhubung tanpa usaha apa pun.

“Mekanika kuantum memungkinkan partikel menembus penghalang energi karena sifat gelombang mekanika kuantumnya, dan interaksi terjadi,” Dia berkata Penulis pertama Robert Wilde, seorang fisikawan eksperimental dari University of Innsbruck.

Gelombang kuantum adalah hantu yang mendorong perilaku benda-benda seperti elektron, foton, dan bahkan seluruh kelompok atom, mengaburkan keberadaannya sebelum pengamatan apa pun, sehingga mereka tidak duduk di tempat tertentu tetapi menempati rangkaian posisi yang memungkinkan.

Peredupan ini tidak signifikan untuk objek yang lebih besar seperti partikel, kucing, dan galaksi. Tapi saat kita memperbesar partikel subatomik individual, kisaran kemungkinan melebar, memaksa keadaan lokasi dari berbagai gelombang kuantum untuk tumpang tindih.

Ketika itu terjadi, partikel memiliki sedikit peluang untuk muncul di tempat yang tidak memiliki pekerjaan, atau membuat terowongan ke area yang membutuhkan banyak gaya untuk masuk.

Salah satu area elektron tersebut mungkin berada dalam wilayah ikatan reaksi kimia, di mana ia menyatukan atom dan molekul tetangga tanpa menembus panas atau tekanan.

Memahami peran terowongan kuantum dalam membangun dan mengatur ulang molekul dapat memiliki implikasi penting untuk perhitungan pelepasan energi dalam reaksi nuklir, seperti yang melibatkan hidrogen dalam bintang dan reaktor fusi di Bumi.

ketika Kami telah memodelkan fenomena ini Sebagai contoh yang melibatkan reaksi antara bentuk deuterium bermuatan negatif – isotop hidrogen yang mengandung neutron – dan dihidrogen, atau H₂Membuktikan angka secara eksperimental membutuhkan tingkat ketelitian yang sulit.

Untuk mencapai hal ini, Wilde dan rekan-rekannya mendinginkan ion deuterium negatif ke suhu yang membuatnya hampir berhenti sebelum memasukkan gas yang terbuat dari molekul hidrogen.

Tanpa panas, kemungkinan ion deuterium mendapatkan energi yang dibutuhkan untuk memaksa molekul hidrogen mengatur ulang atom jauh lebih rendah. Namun, itu juga memaksa partikel-partikel untuk diam lebih dekat satu sama lain, memberi mereka lebih banyak waktu untuk terikat melalui terowongan.

“Dalam percobaan kami, kami memberikan reaksi potensial dalam perangkap sekitar 15 menit dan kemudian menentukan jumlah ion hidrogen yang terbentuk. Dari jumlahnya, kami dapat menyimpulkan seberapa sering reaksi akan terjadi,” Wilde menjelaskan.

Jumlah ini lebih dari 5 x 10^-20 Reaksi per detik yang terjadi per sentimeter kubik, atau sekitar satu peristiwa tunneling per seratus miliar tumbukan. Jadi tidak banyak. Meskipun pengalaman mendukung pemodelan sebelumnya, menegaskan kriteria yang dapat digunakan dalam prediksi di tempat lain.

Karena terowongan memainkan peran yang agak penting dalam berbagai reaksi nuklir dan kimia, banyak di antaranya juga mungkin terjadi di kedalaman ruang yang dingin, memahami dengan baik faktor-faktor yang berperan memberi kita landasan yang lebih kokoh untuk mengatur. harapan kita pada.

Penelitian ini telah dipublikasikan di alam.