爱因斯坦错了，性质确实“扮演骰子” - 未知机制导致量子干扰简单反应

时间：2021-09-25 13:52:22 来源：

H + HD至H2 + D反应中的两个拓扑途径的示意图：直接抽象（逆时针）路径和漫游插入反应（顺时针）路径。

大多数人认为量子理论描述了分子和原子和亚杀颗粒的运动是违反直觉的，因为量子力学描述了与经典力学的赔率的行为。即使是从未接受过量子力学的艾伯特爱因斯坦，也称“他（上帝或自然）不玩骰子” - 这意味着物理学法律不会投降量子理论所暗示的不确定性或机会。

化学反应有时以奇数方式发生，因为在微观观察中，反应的进展由量子理论控制。

中国科学院大连化学物理学研究所（DICP）科学家的新研究已经表明，令人惊讶的是，在最简单，学习的反应中，仍然存在一个未发现的机制。它导致清晰的量子干扰，并再次验证性质确实“扮演骰子”。

有问题的反应是H + HD H2→ + D.在研究中，在5月15日发表于科学，由教授领导的团体。杨雪平，张东辉，孙志刚和萧春岛的DICP发现了这种简单反应的新型量子干扰。

H + HD至H2 + D以某些散射角度（向后散射方向）的代表性轨迹通过漫画机构随时间在笛卡尔坐标中移动。

在物理学中，干扰是两种或多个波形的组合，以形成所得波，其中置换是增强或取消的。在到达相同位置或量子状态的颗粒之间可能发生量子干涉，而是通过不同的路径。

由于化学反应基本上是涉及原子和/或分子的碰撞和散射过程，因此我们可以期望在化学反应中发生干扰现象。

在所有化学反应中，H + H 2反应及其同位素是最简单的反应。该反应仅涉及三个电子;因此，处理精确的量子化学是方便计算涉及三个原子的相互作用能量。

去年，DICP研究人员发现强大而常规的振荡，作为在H + HD反应期间产品H2的某些散射角度的能量函数，特别是振动状态。

实际上，在其他反应中观察到类似的振荡，但它们与H + HD反应中的那些不常。这种振荡的物理起源仍然不清楚。

为了了解这种有趣的现象，研究人员对H + HD反应进行了一种综合理论和实验研究。

通过改进交叉的分子束装置，通过相对高能量的函数以特定散射角记录反应性散射信号。

它们通过应用拓扑理论来分析反应的路径来进一步开发量子动力学方法。拓扑理论揭示了观察到的常规振荡导致通过两种不同路径产生的产品之间的干扰。

研究人员使用准古典轨迹（QCT）理论分析了反应动力学机制。结果表明，使用传统的直接提取机制，即，通过一种路径进行反应，即，与硅藻反应物高清分子中的H原子相撞，将其碰撞并萃取它以形成H2的新化学键。

反应还通过使用新的漫游机制通过另一条路径进行。来自QCT理论的折射机构的快照表明，进入的H原子最初通过D原子末端的方向上通过锥形交叉区（CL）区域接近高清分子，然后在高清中缠绕D原子。当进入的H原子接近CI区域时，HD键开始伸展，使得漫游H原子可以将其自身插入拉伸的HD分子中。然后，进入的H原子与HD中的H原子形成新的化学键。

从这两个路径的产品（H2）散射到相同的散射角度，其中发生量子干扰。

此外，发生这种不寻常的漫游机制的可能性非常低 - 仅约为所有反应的0.3％。

这项工作再次证明了微观水平在微观水平下的化学反应的量子性质。它还揭示了化学反应复杂。

即使是几十年已经研究过的→简单反应H + HD H2 + D，也具有较小的采用意外机制的可能性。

在生活中，许多大事件被小概率事件触发。谁可以保证这种小概率的反应机制不会导致令人惊讶的结果？

参考：“量子干涉在直接→抽取和漫游插入途径之间的+高清H2 + d”由yurun谢，海林赵，玉峰王，尹黄，陶王，xin xu，chunlei肖，zhigang sun，董立张和雪松阳，5月15日
，Science.Doi：10.1126 / science.abb1564.

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