为理解单个粒子水平上的分子相互作用而进行的碰撞实验

时间:2020-06-25 22:01 来源:seo 作者:小可爱科技知识网 点击量:

为理解单个粒子水平上的分子相互作用而进行的碰撞实验 碰撞实验为在单个粒子水平上详细理解分子相互作用提供了手段。分子和材料研究所的理论和实验物理学家在《科学》杂志上发表了一篇论文,在论文中他们全面描述了绝对零度附近的分子碰撞。 研究人员Tim de Jongh和Matthieu Besemer说:“它揭示了量子力学的基本定律,这些定律控制着分子碰撞的内部运作。” 在低温下,量子力学的规则规定了分子的波状运动。在这种情况下,分子碰撞更类似于水波撞击岩石,而不是台球之间的碰撞。分子在碰撞中这种波状行为的结果就是共振的出现。在特定的碰撞能量下,碰撞的分子在它们分开之前会形成一个长期存在的复合体,即所谓的共振。在这些特定的能量下,散射行为与附近的能量有很大的不同,因为分子在一起的时间更长,它们之间的相互作用对碰撞的结果有更强的影响。 分子间的相互作用可以用“相互作用势”的形式定量表示。量子力学提供了从先进的“从头算”计算中获得这种相互作用势的可能性,随后,在预测碰撞实验结果的“量子散射”计算中使用它们。当计算结果与实验数据吻合时,验证了从头算的准确性。之前Bas van de Meerakker教授的实验小组和Gerrit Groenenboom教授的理论小组的合作证明,这是一个非常有用的工具,可以详细、准确地了解分子之间的相互作用。 低能量碰撞 在科学论文中描述的实验中,研究人员能够在绝对零度以上的温度下探测到碰撞中的共振。”在这些极低温度的细节我们可以观察到分子之间的相互作用是极大地增强了由于共振的存在,我们可以使用这个敏感测试从头开始计算,”蒂姆?德Jongh博士研究员冷分子的光谱组Bas van de Meerakker,解释道。 然而,实验结果与理论计算结果不一致。“用通常被称为‘黄金标准’的方法计算出的相互作用电位足够精确,可以重现所有以前的实验数据。”但对于这些测量,我们必须将相互作用势的计算扩展到标准理论之外。”挑战来自于准确描述分子复合体中存在的大量电子之间的相互作用的困难。利用超越“金标准”的从头计算,得到了实验与理论的一致。贝塞默和德·容补充说:“这两个学科和小组之间的协同作用使我们达成了一致,并加深了我们对量子力学如何支配分子相互作用的理解。” Het控制碰撞 研究人员已经证明,通过将相互作用还原为最基本的形式,可以观察到最细微的效果。“在这种低温下,分子间的相互作用容易受到外界的影响,比如电场。最终,这意味着我们将能够利用外部磁场调整甚至控制碰撞。”这不仅创造了以尽可能高的细节探测分子碰撞的前景,而且创造了以最高的控制程度操纵碰撞的前景。
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