Результаты исследования физиков Университета штата Канзас помогли ученым точно предсказать ранее непредсказуемое. Юйцзюнь Ван, научный сотрудник Лаборатории Джеймса Р. Макдональда при Университете штата Канзас, и Поль Жюльенн из Университета Мэриленда теоретически спрогнозировали механизм химических реакций между тремя атомами при ультрахолодных температурах. Их результаты помогают объяснить вероятный исход химической реакции и пролить новый свет на таинственные квантовые состояния.
Научный журнал «Nature Physics» недавно опубликовал статью «Универсальная физика Ван-дер-Ваальса для трех холодных атомов вблизи резонансов Фешбаха». В ходе теоретических исследований Ван и Жульенн разработали прочную, но простую модель, которая успешно предсказывает, как происходят в атомные реакции при ультрахолодных температурах. Их модель, которую по праву считают лучшей из имеющихся на сегодняшний день, основана на физике вращения атомов, а также на силах Ван-дер-Ваальса – силы притяжения дальнего действия между формирующимися молекулами.
«В течение долгого времени имело место убеждение, что этот вид реакции между тремя и более частицами слишком трудно предсказать, потому что их взаимодействие очень сложно, — сказал Ван. — Теперь, в результате последовательных наблюдений это исследование показало, что теоретическое предсказание возможно». Эти выводы могут направлять исследования в области химической инженерии, молекулярной физики и других областях, потому что модель дает ученым в значительной степени точное представление о том, как атомы связываются и образуют молекулы, как сказал Ван.
Кроме того, работа может помочь ученым понять эффект Ефимова. Эффект Ефимова (впервые был предсказан в начале 1970-х годов) — это то, что происходит, когда два атома, которые обычно отталкиваются друг от друга, становятся слабо связанными при введении третьего атома. В результате все три атома слипаются, несмотря на попытку отталкиваться друг от друга — реакция, которая не поддается объяснению с помощью имеющихся знаний.
«Это довольно странное механическое явление в квантовой механике, которое не может быть понято с помощью классической модели физики, — говорит Ван. — Детали эффекта Ефимова, казалось бы, случайны и, следовательно, сложны для изучения. Но, поскольку мы показали, что наша атомная модель и расчеты могут довольно точно предсказать положение таких молекулярных состояний, у нас есть новые знания, которые могут помочь нам обойти старые барьеры».
