首发2023-08-14 23:35·
低调杂谈量子力学是描述微观世界的物理理论，它揭示了原子、分子和光子等粒子的奇异行为。量子力学的一个重要概念是**纠缠**，即两个或多个粒子之间存在一种特殊的联系，使得它们的状态相互依赖，即使它们相隔很远。纠缠是量子计算、量子通信和量子加密等技术的基础，也是量子力学与经典物理学的一个根本区别。
然而，纠缠并不是量子力学所独有的。近日，一组国际科学家首次观察到了一种新的物理现象，他们称之为**量子超化学**。这种现象发生在两个分子之间，它们并不是通过纠缠相互作用，而是通过一种更复杂的机制，即**超密度泛函理论**。这种理论描述了分子中电子的分布和能量，以及分子之间的相互作用。
科学家们利用了一种特殊的实验装置，称为**光电离-再电离质谱仪**，来研究两个氢氟酸分子之间的量子超化学现象。他们首先用激光束将两个分子同时电离，即将它们中的一个电子剥离出来。然后，他们用另一束激光将这些电子重新加速，并测量它们与原来的分子重新结合时产生的信号。通过分析这些信号，科学家们发现了两个分子之间存在一种非常强烈的关联，即使它们相距数百纳米（一个纳米等于十亿分之一米）。
科学家们认为，这种关联是由于两个分子中电子的能级之间存在一种共振。这意味着当一个分子中的电子被激发到一个更高的能级时，另一个分子中的电子也会跟随着被激发到同样的能级。这种共振使得两个分子之间形成了一种类似于纠缠的联系，但却不受距离和方向的限制。科学家们称这种联系为**超密度泛函关联**。
量子超化学现象不仅为物理学提供了一个新的视角，也为化学和生物学带来了新的可能性。例如，科学家们可以利用这种现象来控制和调节分子之间的反应速率和反应路径，从而实现更高效和更精确的化学合成和生物催化。此外，科学家们还可以利用这种现象来研究生命体系中复杂的分子网络和信号传递机制，从而揭示生命的本质和起源。
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