科学家首次观察到量子隧道效应

科技日报北京3月1日电(记者张佳欣)一个经典的美商凯丽物理世界，要从大山的这边穿到那边，消耗体力翻山越岭。 但是凯丽环球，在量子物理的世界里，存在着量子隧道效应这种“穿墙术”。 奥地利因斯布鲁克大学的物理学家首次在实验中观察了Calerie这种效果。 这是史上最慢的带电粒子反应。 相关研究论文发表在最新一期《自然》杂志上。

研究小组这次试图以非常简单的反应追踪量子力学隧道效应。 团队选择氢进行实验，将氘(氢的同位素)引入离子阱，冷却，用氢气填充离子阱。 由于温度非常低，带负电的氘离子缺乏按常规方法与氢分子反应的能量。 但是，在极少数情况下，两者发生冲突时，会做出可靠的反应。

这是隧道效应造成的。 研究的第一作者罗伯特怀尔德解释说，在量子力学中粒子有波动性，它可以突破能量障碍进行反应。 “在实验中，对量子阱可能发生的反应给予约15分钟，确定了形成的氢离子的数量。 根据它们的数量，可以推测反应发生的频率。 ”

2018年，理论物理学家计算，在这个系统中，每千亿次碰撞只产生一次量子隧道。 这与当今科学家的测量结果非常一致，经过多年的研究，研究者首次证实了化学反应中隧道效应的准确理论模型。

在此基础上，研究者开发了更简单的化学反应理论模型，并成功地进行了测试。 隧道效应可以用于扫描隧道显微镜和闪存，解释原子核的阿尔法衰变，解释星际乌云中分子的天体化学合成。 因此，小组的实验为更好地理解许多化学反应奠定了基础。

【总编辑丸点】

量子隧道效应不可能发生在经典力学，也就是宏观世界，但在用量子力学理论描述微观粒子世界时很有效。 简单来说，微观粒子可以穿过或穿过看起来无法穿过的高墙。 这次事件的描述，对诺奖级技术——扫描隧道显微镜的发展起到了很大的作用，利用量子隧道效应更准确地定位和观察单个原子。