6939 11

Квантовое туннелирование помогает формированию органики в космосе

Как показало новое исследование, химические реакции, прежде считавшиеся невозможными в космосе, на самом деле все-таки происходят – открытие, которое может в конечном итоге изменить наше представлении о том, как во Вселенной формируются и разрушаются спирты. Это может также означать, что такие места как Титан, слишком холодный для жизни по старым представлениям, могут оказаться пригодными для биохимических реакций.

Группе ученых из британского Университета Лидса, воссоздав условия космоса в лаборатории, удалось наблюдать реакцию с образованием гидроксильного радикала при -210° С. Они обнаружили, что при такой невообразимо низкой температуре газы не только реагируют, но и делают это со скоростью в 50 раз большей, чем при комнатной температуре.

Такая реакция с образованием CH3O происходит в космическом пространстве, заполненном газом, причем ее причиной может оказаться квантовое туннеллирование. Как объясняет руководитель группы исследователей Двейн Хэрд, квантовое туннелирование – «неклассическое явление», которое означает, что волновая функция взаимодействия ОН и метанола имеет ненулевую вероятность проникновения под барьер реакции. То есть система может появиться со стороны «продукта реакции», не пройдя при этом через вершину барьера.

Туннелирование вытекает из правил квантовой механики, которые утверждают: частицы не имеют определенных состояний, положений и скоростей, а все эти величины носят вероятностный характер. Так что хотя данная частица с большой вероятностью должна находиться по одну сторону барьера, все же у нее есть очень небольшой шанс появится по другую его сторону.

«Химические реакции замедляются с понижением температуры, поскольку уменьшается их энергия для преодоления барьера, или «порога реакции». Но квантовая механика говорит, что существует возможность проникнуть сквозь барьер, вместо того, чтобы «перепрыгивать» через него», - говорит Хэрд.

Иными словами, исследование показывает, что органические соединения могут появляться в космосе, превращая спирты в алкоксильные радикалы, продолжением чего может стать синтез соединений карбоксильной группы, например, формальдегидов.

Исследование, недавно представленное в Nature Camistry, показывает также, что такие реакции с квантовым туннелированием могут происходить в разнообразных средах, включая холодные атмосферы планет и регионы звездообразования.

(Добавил: RoboAstroNews)

Поддержи AstroNews           Читайте AstroNews в Яндекс.Дзен