Los investigadores han realizado la primera simulación de mecánica cuántica de la reacción química ultra fría de referencia entre potasio-rubidio KRb y un átomo de potasio, abriendo la puerta a nuevos experimentos de química controlada y control cuántico de reacciones químicas que podrían provocar avances en la tecnología cuántica.tecnologías de computación y detección. La investigación realizada por un equipo multiinstitucional simuló la reacción química ultra fría, con resultados que no habían sido revelados en experimentos.
"Encontramos que la reactividad general es en gran medida insensible a la dinámica caótica subyacente del sistema", dijo Brian Kendrick de la División Teórica del Laboratorio Nacional de Los Alamos, "Esta observación tiene implicaciones importantes para el desarrollo de la química controlada y para las aplicaciones tecnológicasde moléculas ultrafrías desde la medición de precisión hasta la computación cuántica ".
La investigación abordó preguntas abiertas sobre si las reacciones químicas ocurren a una milmillonésima de grado por encima del cero absoluto y si el resultado puede controlarse. Científicos de todo el mundo están abordando estas preguntas de manera experimental enfriando y atrapando átomos y moléculas a temperaturas cercanas al cero absoluto yPermitiéndoles interactuar químicamente. Este campo de la química, ampliamente conocido como química ultra fría, se ha convertido en un semillero para experimentos de química controlada y control cuántico de reacciones químicas, el santo grial de la química.
En un experimento pionero en 2010, grupos de JILA de Colorado anteriormente conocido como el Instituto Conjunto de Astrofísica de Laboratorio pudieron producir un gas ultrafrío de moléculas de KRb a temperaturas nano-Kelvin. Simplemente volteando el giro nuclear de una molécula de KRbdemostraron que la reacción ultrafrío entre estas moléculas podía activarse o desactivarse, una ilustración perfecta de la química controlada bajo demanda.
Pero los cálculos teóricos de la dinámica de reacción para tales sistemas plantean un desafío computacional abrumador. Los cálculos de la reacción K + KRb proporcionan nuevos conocimientos sobre la dinámica de reacción que no se revelan en los experimentos: que las velocidades de reacción resueltas rotacionalmente exhiben unadistribución estadística Poisson.
Un hallazgo fascinante de su estudio, señala Kendrick, es que mientras la reactividad general está gobernada por las fuerzas de largo alcance, las poblaciones rotacionales de la molécula de producto K2 están gobernadas por dinámicas caóticas a corto alcance. "La dinámica caótica aparecees una propiedad general de todas las reacciones ultrafrías que involucran moléculas alcalinas pesadas ", dijo Kendrick," por lo que las poblaciones rotacionales de todas estas reacciones exhibirán la misma distribución de Poisson ".
Esta nueva comprensión fundamental de las reacciones ultrafrías guiará las aplicaciones tecnológicas relacionadas en control / computación cuántica, medición de precisión y detección importante para las misiones de Los Alamos en ciencia y tecnología de la información y seguridad global.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por DOE / Laboratorio Nacional de Los Alamos . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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