Čierne diery majú konkurenciu: V tomto ich dobiehajú aj obyčajné chemické reakcie
Nová štúdia zistila, že chemické reakcie sú rovnako dobré v deformovaní kvantovej informácie ako čierne diery.
Čierne diery považujeme za ultimátne vesmírne “skartovače”. Akákoľvek informácia, ktorá sa do nich dostane, bude úplne deformovaná.
Výskumníci z Rice University ale vo svojej práci dokazujú, že molekuly môžu kvantové informácie deformovať rovnako dobre ako čierne diery. Vo svojej práci spojili matematické nástroje z výskumov fyziky čiernych dier a fyziky chemických reakcií. Ukázalo sa, že v prípade chemických reakcií sa deformácia kvantovej informácie odohráva takmer v rovnakom kvantovo mechanickom limite, ako v prípade čiernych dier.
“Naša štúdia sa venuje problému v chemickej fyzike, ktorý pretrváva už nejakú dobu. Tento problém sa točí okolo otázky ako rýchlo sa dokáže kvantová informácie deformovať v molekulách. Keď ľudia hovoria o chemickej reakcii, pri ktorej sa spájajú dve molekuly, myslia si, že atómy vykonávajú len jeden pohyb, kde sa väzba buď vytvorí alebo prelomí,” vysvetľuje Peter Wolynes, jeden z autorov štúdie.
Wolynes ďalej pokračuje, že z kvantovo mechanického hľadiska je aj veľmi malá molekula komplikovaný systém. Rovnako ako planéty v Slnečnej sústave, aj molekula má veľa rôznych spôsobov pohybu. Tie sa nazývajú kvantové skupenstvá. Keď sa udeje chemická reakcia, kvantová informácia ohľadom kvantových skupenstiev v reaktantoch sa stáva deformovanou. Vedci chcú vedieť ako táto zmena informácie ovplyvňuje rýchlosť reakcie.
Chemické reakcie a kvantové informácie
Aby sa dostali k odpovedi na túto otázku, autori štúdie si požičali nástroj, ktorý sa bežne používa pri výskumoch fyziky čiernych dier. Tieto nástroje vznikli pred približne 55 rokmi ako nástroje na výskum toho, ako elektróny v supervodičoch ovplyvňujú ruchy, ktoré vznikli dôsledkom nejakej nečistoty. Následne sa tieto nástroje použili na výskum čiernych dier a teórie strún.
Pre lepšiu predstavu, tieto nástroje dovoľujú vedcom zistiť, ako zmena jednej časti kvantového systému v určitom časovom bode ovplyvní druhú stranu. To dovoľuje vedcom pochopiť ako rýchlo a efektívne sa informácia šíri cez molekulu.
Neprehliadnite
Autori v štúdii zisťovali, za akých podmienok sa informácia v molekule deformuje. Popri tom zisťoval, za akých okolností nám molekuly nepomáhajú kontrolovať reakciu lepšie. Jednoduchšie povedané, vedci zisťovali, kedy informácia mizne spod našej kontroly a kedy by sme ju dokázali ešte využiť a získať kontrolované výsledky.
V klasickej mechanike musí mať častica dostatok energie, aby prekonala energetickú bariéru a mohla nastať reakcia. Kvantová mechanika ale hovorí, že existuje pre časticu možnosť prekopať cez túto bariéru “tunel”. Výskum ukázal, že práve v týchto prípadoch sa informácia deformuje takmer na kvantovom limite, podobne ako v čiernej diere.
Zistenia práce pomôžu vedcom pri vytváraní kvantových počítačov alebo v odbore pokročilého materiálového dizajnu, napríklad v prípade solárnych článkov alebo podobných technológií.
Komentáre