難道我們學的化學有假?氫原子可能與虛無結合,單原子幽靈鍵誕生
三角座星系中巨大的電離氫區域
氫原子星系~(網路圖)
《新科學家》雜誌報道,在令人難以置信的發現之後,某些氫原子可能能夠與假定的空白空間結合,我們可能不得不重新思考某物與無物的區別。
通常,一個原子要成鍵,就需要另一個原子。可以說,探戈至少需要兩個人。但研究人員已經開發出一種方法,讓處於激發態的氫原子——也就是所謂的里德伯原子——能夠自行形成一種沒有任何實質意義的化學鍵。
從表面上看,這聽起來是不可能的,或者至少是違反了自然法則或邏輯。這有點像想像一隻手拍手的聲音。這就是這個發現如此深刻的原因;它可能永遠改變我們做化學的方式,甚至可能有量子力學的影響。
研究人員稱這種詭異的鍵為「幽靈鍵」,並將里德伯原子中的單個電子固定在一個固定的位置,就好像它與另一個原子成鍵,但沒有另一個原子在場。
里德伯原子是拉長的原子,特徵是一個高度興奮的,遙遠的電子,正是這個距離和不尋常的電子活動使「幽靈鍵」成為可能。
這些結合預計只會持續很短的一段時間,但足夠長,有一些耐人尋味的應用。
印第安納州普渡大學的研究人員馬修·艾爾斯(Matthew Eiles)說:「我們預測它在寒冷的環境下可以存活幾百微秒,甚至更長時間。」
一個應用可以是量子門的創建,或者基本的量子電路。還有一種可能性是,幽靈鍵的產生將使產生新的化學鍵成為可能,這種化學鍵涉及到單個原子,而不需要它們各自的同夥。不知道這會導致什麼後果。
就目前而言,這仍只是理論上的。研究人員還沒有真正創造出幽靈鍵,但是所有的數學都驗證了。下一步是在實際的實驗室環境中實現它。然後……誰知道呢?
蘇黎世瑞士聯邦理工學院的約翰尼斯·威廉·迪格爾邁爾(Johannes Wilhelm Deiglmayr)說:「我認為這是可以實現的,看到這樣的將是非常有趣的。」


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