Фізики розгадали 70-річну таємницю дуже важливої молекули: це змінить наші технології

Вчені зробили фундаментальне відкриття, яке має далекосяжні наслідки як для астрофізики, так і для квантових технологій.

Після багатьох десятиліть досліджень фізики нарешті визначили електричний дипольний момент монохлориду алюмінію (AlCl), невловимої, але важливої молекули. Електричний дипольний момент є мірою полярності, а це найважливіший фактор, що визначає багато фізичних властивостей будь-якої системи, як-от її точка кипіння або розчинність. Нове відкриття можна застосувати в широкому спектрі галузей, від квантових обчислень до астрофізики. Дослідження опубліковано в журналі Physical Review A, пише Gizmodo.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Ми всі складаємося з молекул. Все, що ми робимо, можна пояснити з точки зору молекулярних взаємодій. Це становить великий інтерес для вчених з цілої низки причин. По-перше, розуміння того, як різні молекули взаємодіють одна з одною або з навколишнім середовищем, може багато розповісти про їхні відповідні характеристики.

Інша причина полягає в тому, що сама взаємодія, в даному випадку електричний дипольний момент, допомагає вченим розуміти абсолютно різні системи несподіваними способами.

За словами авторів дослідження, у хімії електричні дипольні моменти впливають на все: від поведінки хімічних зв'язків до взаємодії розчинників. У біології вони впливають на такі явища, як водневі зв'язки у воді. У фізиці та астрономії електричні дипольні моменти можна використовувати для взаємодії сусідніх молекул, наприклад, з метою створення квантової заплутаності між ними. Це явище, коли дві частинки, що знаходяться далеко одна від одної, мають одні й ті самі властивості та мають однаковий вплив одна на одну.

Точне значення електричного дипольного моменту AlCl покращують інтерпретацію молекулярних сигнатур у світлі зірок. Співвідношення алюмінію і хлору в зірках, виявлене за допомогою вимірювань AlCl, дає критично важливі підказки про історію цих зірок, кажуть фізики.

Для експерименту вчені побудували спеціальну лазерну вакуумну систему, що дозволило їм проводити високоточну спектроскопію. Фізики створювали пучки AlCl у вакуумі всередині установки, розбираючи молекулу на частини, щоб краще зрозуміти її хімічну основу і поведінку. Зрештою вони прийшли до значення 1,68 Дебая (одиниця виміру електричних дипольних моментів) для дипольного моменту AlCl. Щоб визначити це значення знадобилося майже 70 років. У 1956 році хімік Девід Лід оцінив дипольний момент AlCl в 1,5 Дебая лише на 0,18 Дебая менше нового результату. Водночас фізики кажуть, що може існувати більш точне значення дипольного моменту AlCl, ніж те, що показав новий експеримент.

"Від поліпшення розуміння зірок до забезпечення квантових комп'ютерів наступного покоління точне вимірювання електричного дипольного моменту AlCl є важливим науковим проривом", — кажуть фізики.

Як уже писав Фокус, вчені знищили 165-річний закон фізики і це змінить створення електроенергії. Новий матеріал, розроблений вченими зі США, кидає виклик фундаментальному закону фізики. Нове відкриття допоможе створити більш ефективні сонячні панелі.

Також Фокус писав про те, що астрономи виявили в ранньому Всесвіті незвичайну галактику, схожу на медузу. Це відкриття має важливе значення для розуміння еволюції галактик.