Сообщить об ошибке на сайте
URL
Ошибка
Научные открытия

Специалисты Калифорнийского университета в Санта-Барбаре впервые продемонстрировали важную роль квантовой неразличимости в некоторых химических процессах даже при обычных температурах. Это позволит проводить совершенно новые химические реакции и пролить свет на прежде необъяснимые феномены.

В квантовой механике существует феномен неразличимости — когда две квантовых частицы невозможно отличить друг от друга, даже в принципе. Это происходит отчасти из-за невозможности определить точное положение квантовых частиц. Так что когда две частицы взаимодействуют в одной локации, невозможно понять, кто из них какая.

Благодаря этому феномену возможны лазеры, неразличимость ядер гелия-4 при низкой температуре приводит к сверхпроводимости, а неразличимость других ядер, например, рубидия, приводит к появлению конденсатов Бозе — Эйнштейна.

Однако, некоторые квантовые частицы не являются неразличимыми. Электроны, например, не могут находиться в одном состоянии, следуя принципу запрета Паули. Взаимодействия электронов, управляемые этим принципом, называются химией и также богаты на всевозможные феномены. Однако мир химии и мир неразличимых частиц долго считались полностью отделенными друг от друга. Неразличимость обычно случается при низкой температуре, тогда как химия требует относительно высоких, при которых объекты обычно теряют свои квантовые свойства. В результате химики долгое время с полным правом игнорировали эффекты квантовой неразличимости.

Но сейчас ученые из университета Санта-Барбары Мэтью Фишер и Лео Радзиховски перевернули химию с ног на голову, заявив, что некоторые квантовые свойства сохраняются и при высоких температурах. В частности, они указывают на квантовую когерентность атомных ядер. Физики знают, что спины ядер могут оставаться когерентными в течение минут или даже часов. Считается, что они не оказывают влияния на взаимодействие электронов в химических реакциях. Но это не так, утверждают ученые. Ядерные спины могут легко стать связанными с другими физическими свойствами, например, с тем, как вибрирует молекула. Когда так происходит, свойства неразличимости воздействуют на всю молекулу целиком. Особенно сильный эффект это явление оказывает на маленькие симметричные молекулы, такие как вода или водород.

Это открытие может играть важную роль, например, в ферментативном катализе, поскольку многие ферменты зависят от водорода, или в фракционировании изотопов. Также этот феномен может объяснить повышенную химическую активность реактивных видов кислорода и открывает для спинов ядер возможность воздействовать на биохимические молекулы в целом, пишет MIT Technology Review.

Год назад ученые того же университета обнаружили ранее неизвестную взаимосвязь между квантовой и классической физикой, а точнее, между классическим хаосом и квантовой запутанностью. Таким образом, с помощью квантовых систем можно будет изучать фундаментальные свойства природы.

Загрузка...
Подписывайтесь на наши каналы в Telegram

«Хайтек» - новости онлайн по мере их появления

«Хайтек» Daily - подборки новостей 3 раза в день

Гельмут Райзингер, Orange Business Services, — о промышленном интернете вещей, связи 5G и телеком-стартапах
Мнения
Геометрия помогла ученым превратить обычные клетки в стволовые
Тренды
Кейсы
Из-за глобального потепления к деревне в Гренландии приплыл огромный айсберг. Теперь ей грозит цунами
Rolls Royce представила летающее такси с вертикальным взлетом и посадкой
Тренды
НАСА показала фотографии «пауков» из темной пыли на поверхности Марса
Кейсы
На 3D-принтере напечатали рекордный по размерам предмет — крышку для топливных баков спутника
Кейсы
В ЮАР установили телескоп, с которого лучше всего видно Млечный путь. Его проектировали больше 10 лет
Кейсы
Плутон выровнялся с остальными планетами Солнечной системы. В следующий раз это произойдет в 2179 году
Кейсы
«Робот берет вас на работу»: как искусственный интеллект, блокчейн и VR подбирают персонал
Мнения
Телемедицина, роботы и умные дома: каким через 5 лет будет «оцифрованный» город в России
Тренды
Мясная революция: как перейти от веганских заменителей к клеточным технологиям и биореакторам
Идеи
AI-выборы: как искусственный интеллект и голосовые помощники сделают демократию лучше
Тренды
Идеи
Тупик для беспилотников: как мечты разработчиков разбиваются о неожиданности на дорогах
Здесь нужен InsurTech: за какими стартапами будущее страхования
Мнения
Идеи
Вирус лженауки в Google: как поисковые системы распространяют опасные мифы о прививках
«Кто-то управляет моим домом»: как жертв домашнего насилия терроризируют с помощью умных устройств
Умный дом
Паскаль Фуа, EPFL, — о ключевых точках, глубоких нейросетях и эпиполярной геометрии
Мнения
20 фильмов о кибербезопасности, взломах и цифровых преступлениях
Тренды
Ян Лекун, Facebook: «Прогностические модели мира — решающее достижение в ИИ»
Мнения
Джианкарло Суччи: «Попытка спроектировать программу без багов — утопия»
Иннополис
Game out: Как видеоигры обучают детей-аутистов держать равновесие и узнавать людей
Тренды
Прослушка, контроль камеры и предсказание смерти пользователя: самые странные патенты Facebook
Кейсы
Цес Снук, QUVA: «Мы не хотим зависеть от крупных компаний, которые владеют всеми данными»
Мнения
Дмитрий Песков, АСИ: «В России традиционно долго запрягают, и в сфере IT мы только этим и занимаемся»
Иннополис
ДНК-тесты: как генетические компании обманывают людей и разрушают семьи
Мнения
Мануэль Маццара: «Для Facebook вы не покупатель, вы — продукт»
Иннополис
Тренды
Блокчейн, искусственное мясо и «смерть» смартфонов: что будет с технологиями через 10 лет
Витторио Феррари, Google: «Чтобы машина распознала книгу о Гарри Поттере нужна сложная математическая модель»
Мнения
7 медицинских технологий, которые скоро придут в российские больницы
Идеи
Руслан Зайдуллин, основатель Doc+, — о том, что делать Минздраву и о проблемах в российской медицине
Мнения
Ричард Вдовьяк, Philips: «В будущем диагностировать заболевания будут не только врачи, но и сами пациенты»
Тренды
Шедевры за биткоины: Как криптовалюта меняет рынок искусства
Блокчейн
Почему «московий» и «оганесон» устроили раскол между физиками и химиками?
Кейсы
Тренды
Сэр Харшад Бадехиа — о бронежилетах будущего, русских математиках и металлургии
«Надежнее золота»: блокчейн в цифрах
Блокчейн
Бас Лансдорп, Mars One: «Моя жена отдала бы все, чтобы не лететь на Марс»
Полет на Марс
Как big data, блокчейн и 3D-печать сделали пищу полезнее
Мнения
Томас Циммерман, IBM, — о том, как остановить конец света, спасая планктон
Тренды
Без Siri, Алисы и «Окей, Google»: как и зачем нас подслушивают собственные телефоны
Тренды
Шрада Агарвал, Outcome Health: «Когда человек знает о своей болезни, от этого выигрывает и он, и фарма»
Мнения
Тренды
«Дорогая, я ухожу от тебя к роботу!»: заменят ли секс-андроиды реальные отношения?
7 правил для начинающих и разумных блокчейн-инвесторов
ICO
Четвертая революция: как интернет вещей изменит промышленность и нефтедобычу
Тренды
Не витайте в «облаках»: как провайдеры обманывают доверчивых клиентов
Мнения
Тренды
Когда мы начнем летать на автомобилях в городе?
Как в Россию проникают технологии: интернет-рестораны, маникюр на дому и «умное» страхование
Кейсы
Гендиректор Uber Дара Хосровшахи: «Автомобили должны ездить в трех измерениях»
Мнения
Олег Бабкин: «Системных администраторов никто не обучает, обучают только разработчиков»
Мнения
«Чтобы создать новое лекарство, нужно 10–12 лет и миллиард долларов»
Мнения