浙江德清 上渚山奇幻谷
5月13日—5月14日｜全阵容集结
八三夭 告五人惊喜加盟[求关注]
【八三夭】@八三夭831 用音乐颠倒世界
【告五人】@告五人樂團 一起探索宇宙的有趣
炙热舞台 硬核阵容 五月开启
想见你 在有趣的宇宙里[举手]
【票价信息】
早鸟票 298元（已售罄）
预售票 398元（库存告急）
正价票 458元
VIP票 520元
【售票平台】
大麦：https://t.cn/A6CvnGGh
秀动：https://t.cn/A6CvnGGv
猫眼：https://t.cn/A6CSHP8W
【商务合作请联系】私后台[举手]
5月13日—5月14日｜全阵容集结
八三夭 告五人惊喜加盟[求关注]
【八三夭】@八三夭831 用音乐颠倒世界
【告五人】@告五人樂團 一起探索宇宙的有趣
炙热舞台 硬核阵容 五月开启
想见你 在有趣的宇宙里[举手]
【票价信息】
早鸟票 298元（已售罄）
预售票 398元（库存告急）
正价票 458元
VIP票 520元
【售票平台】
大麦：https://t.cn/A6CvnGGh
秀动：https://t.cn/A6CvnGGv
猫眼：https://t.cn/A6CSHP8W
【商务合作请联系】私后台[举手]
“宇宙之谜”
那悬于观测者头顶
始终无法解开的谜语--宇宙大问号
是巴纳德环（Barnard's Loop）
2023年1月16日，我在零下30度的新疆喀纳斯
拍下了这张巴纳德环“肖像”
从天文学家巴纳德那继承下来的长曝光拍摄手法
让我清晰看到了这片天区里隐藏的更多细节
猎户座大星云、马头星云、玫瑰星云
还有几颗明亮耀眼的星星，火星、毕宿五、参宿四
... ...
从地球上看
这个有着丰富细节的发射星云
几乎覆盖了整个猎户座
大小超过600角分
然而，亮度不高，肉眼不可见
因此，长久以来并未被人们发现
直到1895年，美国天文学家巴纳德
通过长曝光，才在底片上发现了它
关于巴纳德环的成因，目前尚未有定论
一种可能的说法是
它是200万年前一次超新星爆炸的残留物
但也有可能，是猎户座内亮星发出的恒星风所致
关于巴纳德环的成因
或许会是一个永远的未解之谜
正如它自身形状所预示的那样
但这并不妨碍观测者们
在无数个通宵达旦的夜晚
对它深情仰望
而那未知却又仿佛尽在眼前的宇宙之美
或许正是探索者们所痴迷的地方
那悬于观测者头顶
始终无法解开的谜语--宇宙大问号
是巴纳德环（Barnard's Loop）
2023年1月16日，我在零下30度的新疆喀纳斯
拍下了这张巴纳德环“肖像”
从天文学家巴纳德那继承下来的长曝光拍摄手法
让我清晰看到了这片天区里隐藏的更多细节
猎户座大星云、马头星云、玫瑰星云
还有几颗明亮耀眼的星星，火星、毕宿五、参宿四
... ...
从地球上看
这个有着丰富细节的发射星云
几乎覆盖了整个猎户座
大小超过600角分
然而，亮度不高，肉眼不可见
因此，长久以来并未被人们发现
直到1895年，美国天文学家巴纳德
通过长曝光，才在底片上发现了它
关于巴纳德环的成因，目前尚未有定论
一种可能的说法是
它是200万年前一次超新星爆炸的残留物
但也有可能，是猎户座内亮星发出的恒星风所致
关于巴纳德环的成因
或许会是一个永远的未解之谜
正如它自身形状所预示的那样
但这并不妨碍观测者们
在无数个通宵达旦的夜晚
对它深情仰望
而那未知却又仿佛尽在眼前的宇宙之美
或许正是探索者们所痴迷的地方
第一〇六五天，奇异的隧穿效应
1927年，德国物理学家弗里德里希·洪德（Friedrich Hund）在研究原子是如何结合形成分子时，发现了量子世界中的一个极为神秘的现象：在某些特定条件下，原子、电子或自然界中的其他粒子，可以“穿越”本该不可逾越的障碍，就好比是幽灵穿“墙”而过。
这些粒子所穿越的，其实并不是一个物质性的障碍，而是可以限制这些粒子的势垒。例如一个被捕获的电子可以在不受外界影响的情况下逃脱束缚，就像一个高尔夫球从球场的一个洞中突然消失，再无缘无故地出现在另一个洞中。
这种奇怪的物理现象，就是著名的量子隧穿。然而，在化学反应中，量子隧穿却非常罕见，所以很难在理论上和实验上进行研究。现在，在一项发表于《自然》杂志上的研究中，研究人员首次在实验中观察到量子隧穿反应。
被忽略的量子效应
许多化学反应可以被描述为粒子沿着由粒子间作用力产生的轨迹运动。但量子子力学告诉我们，粒子也可以表现得像波一样。想要预测化学反应中的这种量子特性，却非常困难。
用量子力学来精确描述三个粒子的化学反应，是一件极具挑战的事情；而想用量子力学来描述四个或四个以上的粒子的化学反应时，难度更是难以想象。因此，科学家在理解和描述这些反应时，通常只考虑经典物理学，而忽略掉其中的量子效应。
但是，这种忽略显然不适用于那些量子效应占主导地位的反应，比如隧穿反应。简单来说，在隧穿反应中，由于粒子具有波动属性，它们可以在不具备足够动能的情况下依然突破能量势垒，从而与其他粒子发生反应。
虽然，研究人员可以通过进行一些简化和假设，来对这些反应进行量子计算。但产生的近似结果的有效性，需要通过实验测量来检验。然而，由于化学中的隧穿效应是很难预测且难以发生的，它们的反应速率也非常缓慢，因此想要在实验中观测这一效应异常困难。
一个简单的反应
物理学家Roland Wester一直在这一领域探索。大约在15年前，他在一次学术会议上与人交谈时，萌生了一个想法：在一个简单的反应中，追踪量子力学隧穿效应。
在经过几次的努力尝试后，在最新的研究中，Wester和他的团队选择了宇宙中最简单、最丰富的元素——氢来进行实验。他们决定分析一个简单的离子分子反应：从一个氢分子（H₂）上，转移一个带正电的氢离子（H⁺，质子），产生一个带负电的氢离子（H⁻）。
为了实现这个离子分子反应，在实验中，他们将带负电的氘（氢的同位素）离子（D⁻）置于一个寒冷的离子阱中，然后向阱中充满氢气（H₂），D⁻与H₂会形成一个HD分子和一个H⁻（即D⁻+ H₂→H⁻+ HD）。
然而，由于温度非常低，D⁻缺乏与H₂以常规方式发生反应的能量。但在非常罕见的情况下，两者碰撞时确实会发生反应。这种反应就是由隧穿效应引起的。2018年，理论物理学家计算出，这种由量子隧穿引起的反应，大约只在每1000亿碰撞中发生一次。
在实验中，研究人员为这些可能在离子阱中发生的反应给出了约15分钟的反应时间。接着，他们从离子阱中提取所有离子，并测定形成的H⁻的数量，进而推断反应速率。
结果表明，当H₂的密度较小时，测量结果与理论预测结果非常一致；但当H₂的密度较大时，反应速率会有所增加。
为了理解这种增长，研究人员对阱中的离子轨迹进行了计算机模拟。模拟结果表明，这种增长可以用一种与加热动力学有关的机制来解释，当H₂的密度较小时，这种机制的效应可以忽略不计。
1927年，德国物理学家弗里德里希·洪德（Friedrich Hund）在研究原子是如何结合形成分子时，发现了量子世界中的一个极为神秘的现象：在某些特定条件下，原子、电子或自然界中的其他粒子，可以“穿越”本该不可逾越的障碍，就好比是幽灵穿“墙”而过。
这些粒子所穿越的，其实并不是一个物质性的障碍，而是可以限制这些粒子的势垒。例如一个被捕获的电子可以在不受外界影响的情况下逃脱束缚，就像一个高尔夫球从球场的一个洞中突然消失，再无缘无故地出现在另一个洞中。
这种奇怪的物理现象，就是著名的量子隧穿。然而，在化学反应中，量子隧穿却非常罕见，所以很难在理论上和实验上进行研究。现在，在一项发表于《自然》杂志上的研究中，研究人员首次在实验中观察到量子隧穿反应。
被忽略的量子效应
许多化学反应可以被描述为粒子沿着由粒子间作用力产生的轨迹运动。但量子子力学告诉我们，粒子也可以表现得像波一样。想要预测化学反应中的这种量子特性，却非常困难。
用量子力学来精确描述三个粒子的化学反应，是一件极具挑战的事情；而想用量子力学来描述四个或四个以上的粒子的化学反应时，难度更是难以想象。因此，科学家在理解和描述这些反应时，通常只考虑经典物理学，而忽略掉其中的量子效应。
但是，这种忽略显然不适用于那些量子效应占主导地位的反应，比如隧穿反应。简单来说，在隧穿反应中，由于粒子具有波动属性，它们可以在不具备足够动能的情况下依然突破能量势垒，从而与其他粒子发生反应。
虽然，研究人员可以通过进行一些简化和假设，来对这些反应进行量子计算。但产生的近似结果的有效性，需要通过实验测量来检验。然而，由于化学中的隧穿效应是很难预测且难以发生的，它们的反应速率也非常缓慢，因此想要在实验中观测这一效应异常困难。
一个简单的反应
物理学家Roland Wester一直在这一领域探索。大约在15年前，他在一次学术会议上与人交谈时，萌生了一个想法：在一个简单的反应中，追踪量子力学隧穿效应。
在经过几次的努力尝试后，在最新的研究中，Wester和他的团队选择了宇宙中最简单、最丰富的元素——氢来进行实验。他们决定分析一个简单的离子分子反应：从一个氢分子（H₂）上，转移一个带正电的氢离子（H⁺，质子），产生一个带负电的氢离子（H⁻）。
为了实现这个离子分子反应，在实验中，他们将带负电的氘（氢的同位素）离子（D⁻）置于一个寒冷的离子阱中，然后向阱中充满氢气（H₂），D⁻与H₂会形成一个HD分子和一个H⁻（即D⁻+ H₂→H⁻+ HD）。
然而，由于温度非常低，D⁻缺乏与H₂以常规方式发生反应的能量。但在非常罕见的情况下，两者碰撞时确实会发生反应。这种反应就是由隧穿效应引起的。2018年，理论物理学家计算出，这种由量子隧穿引起的反应，大约只在每1000亿碰撞中发生一次。
在实验中，研究人员为这些可能在离子阱中发生的反应给出了约15分钟的反应时间。接着，他们从离子阱中提取所有离子，并测定形成的H⁻的数量，进而推断反应速率。
结果表明，当H₂的密度较小时，测量结果与理论预测结果非常一致；但当H₂的密度较大时，反应速率会有所增加。
为了理解这种增长，研究人员对阱中的离子轨迹进行了计算机模拟。模拟结果表明，这种增长可以用一种与加热动力学有关的机制来解释，当H₂的密度较小时，这种机制的效应可以忽略不计。
✋热门推荐