Innovation

De har skapat den kallaste kemiska reaktionen hittills

Kang-Kuen Ni är professor i kemi samt kemisk biologi – och en pionjär inom det ultrakalla området. Foto: Harvard / Kota Iwata
Kang-Kuen Ni är professor i kemi samt kemisk biologi – och en pionjär inom det ultrakalla området. Foto: Harvard / Kota Iwata

Vid en hårsmån över den absoluta nollpunkten genomfördes den kallaste kemiska reaktionen i vårt universum. För första gången kunde forskare se ögonblicket när molekyler möttes och formade nya molekyler.

Publicerad

273,15 minusgrader är teoretiskt den lägsta temperatur som kan uppnås. Tidigare har man ansett att den absoluta nollpunkten motsvarar när atomernas och molekylernas vibrationer helt avstannar men enligt kvantmekaniken är definitionen istället den temperatur där samtliga partiklar når sin lägsta energi, och befinner sig i grundtillstånd.

Trots att termodynamikens huvudsatser inte tillåter ett system som når den absoluta nollpunkten har vetenskapen kommit nära. Och nu har ett team vid Harvard lyckats utföra den kallaste kemiska reaktionen i vårt kända universum.

Kang-Kuen Ni är professor i kemi samt kemisk biologi och en pionjär inom det ultrakalla området. Hon bestämde sig för att bygga en apparatur som kunde slå rekordet för den kallaste reaktionen, och professorn lyckades skapa en temperatur på 500 nanokelvin. Det är mindre än en miljondels kelvin över den absoluta nollpunkten, som enligt definition är 0 K.

Professor Ni använde allt kallare temperaturer för att tillverka nya molekyler av atomer som annars aldrig reagerar med varandra, detta med en stor precision. Vid en temperatur som var miljoner gånger kallare än rymdens vakuum saktades reaktionerna ned så mycket att teamet fick uppleva något som inga forskare har sett tidigare det ögonblick när två molekyler möts och formar två nya molekyler.

De kemiska reaktionerna mäts i femtosekunder. I Ny Teknik förklarade en forskare tidsenheten med att en femtosekund förhåller sig till 21 sekunder, som 21 sekunder till universums ålder. Därmed har ögonblicket varit svårfångat. Inte ens de lasrar som används för att ta extremt snabba bilder på de kemiska reaktionerna har kunnat skildra hela processen. Men Ni lyckades få molekylerna att befinna sig i sitt omvandlingsstadium i mikrosekunder.

Harvards kalla genombrott ger en ökad förståelse för vad som händer vid mötet vilket kan öppna för designen av ett näst intill oändligt antal nya kombinationer som världen ännu inte har skådat. Det grundläggande genombrottet kan få betydelse för allt från energiframställning och kvantdatorer, till nya material för byggbranschen. Det rapporterar Science Daily.