Seltsame Quantum Tunneling ermöglicht es "Unmöglich" Raum Chemie

Eine seltsame Eigenart der Quantenmechanik ist eine chemische Reaktion schien unmöglich in kaltes Gas in den Weltraum auftreten ermöglicht.

In der rauen Umgebung des Raumes, wo die Temperatur über minus 350 Grad Fahrenheit (minus 210 Grad Celsius) ist, hatte Wissenschaftler gedacht, eine bestimmte Reaktion mit Alkohol Moleküle stattfinden konnte nicht, weil bei so niedrigen Temperaturen nicht genug Energie sein sollte, um chemische Bindungen neu anordnen. Aber überraschenderweise Forschung hat gezeigt, dass die Reaktion mit einer Rate 50-Mal größer im Raum als bei Raumtemperatur tritt.

Nun, indem Sie die Bedingungen des Weltraums im Labor simulieren, Wissenschaftler fanden eine mögliche Erklärung für wie die Reaktion erfolgt: Quantum tunneling.

Tunneling hängt von den seltsamen Regeln der Quantenmechanik, die erklären, dass die Partikel nicht in der Regel haben beschlossen, Staaten, Positionen und Geschwindigkeiten, aber in Hazes Wahrscheinlichkeit vorhanden. Dies bedeutet, dass ein Teilchen könnte eine starke Wahrscheinlichkeit der befindet sich auf der einen Seite der Wand, aber trotzdem noch eine sehr kleine Chance wirklich zu sein, auf der anderen Seite, ermöglichen es, gelegentlich "Tunnel" durch eine Wand, die sonst eine unüberwindliche Barriere. [Verrückte Physik: die coolsten kleine Partikel in der Natur]

Diese tunneling Fähigkeit können Partikel chemische Reaktionen zu unterziehen, die wegen der Mangel an Energie bei den niedrigen Temperaturen des Raumes nicht möglich sein sollte.

"Die Antwort liegt in der Quantenmechanik," sagte Chemiker Dwayne Heard von der University of Leeds in Großbritannien, der die Studie leitete, in einer Erklärung. "Chemische Reaktionen erhalten langsamer als die Temperaturen zurückgehen, da gibt es weniger Energie, über die"Reaktion Barriere."zu bekommen, Doch die Quantenmechanik sagt uns, dass es möglich ist zu betrügen und durch diese Schranke anstatt drüber zu graben. Dies nennt man "Quantum tunneling." "

Ein Quantum tunneling Staaten zuletzt nur sehr, sehr kurz, Reaktionen unter Ausnutzung von ihnen erschwert. Aber das ist wo die kalte Temperaturen helfen könnte, weil einige Moleküle gebildet während der Reaktion Prozess etwas länger bei sehr kalten Temperaturen vorübergehend bei Raumtemperatur, aber letzte sein könnte.

"Wir empfehlen, dass ein"Vermittler Produkt"in der ersten Phase der Reaktion, die nur lange genug bildet für Quantum tunneling erfolgen bei extrem kalten Temperaturen überleben können," sagte Heard.

In einem Labor erstellt Heard und seine Kollegen die gleichen kalten Bedingungen im Raum und beobachtete Reaktionen der Alkohol Methanol mit einem oxidierenden chemischen genannt ein Hydroxyl radikale, und fand, die diese Gase reagieren um Methoxy-Radikale zu erstellen.

Jetzt wollen die Wissenschaftler um andere Arten von Spiritus-in Verbindung stehenden Reaktionen unter ähnlichen Bedingungen zu testen.

"Wenn unsere Ergebnisse eine ähnliche Steigerung der Reaktionsgeschwindigkeit bei sehr kalten Temperaturen zeigen weiterhin, dann Wissenschaftler stark die Bildung und Zerstörung von komplexen Molekülen, wie z. B. Alkohole, im Raum, unterschätzt haben", sagte Heard.

Die Ergebnisse wurden veröffentlicht Online-Juni 30 in der Zeitschrift Nature Chemistry.

Anmerkung der Redaktion: dieser Artikel wurde aktualisiert, um 3:30 Uhr EDT zum Korrigieren der Werte der Temperatur im Raum, die minus 350 Grad Fahrenheit (minus 210 Grad Celsius) ist. In der ursprünglichen Version waren die Werte für Fahrenheit und Celsius geschaltet.

Dieser Geschichte wurde zur Verfügung gestellt von SPACE.com, eine Schwester Website zu LiveScience. Folgen Sie Clara Moskowitz auf Twitter und Google + . Folgen Sie uns @Spacedotcom, Facebook und Google +.