Как правило, химические реакции замедляются, с понижением температуры, но это не всегда верно. Дебора Джин и ее коллеги из Национального института стандартов и технологии США (NIST) и Университета Колорадо, показали, что химические реакции могут протекать даже при температурах в несколько долей градуса выше абсолютного нуля.
В своих экспериментах, они взяли двухатомный калий и рубидий, каждое вещество в своем основном состоянии (наиболее низкий уровень энергии), и обнаружили, что при смешивании, молекулы диссоциируют и объединяются в KRb - молекулу с одним атомом калия и рубидия.
Кроме того, скорость реакции значительно замедляется при воздействии электрического поля, которое ориентирует молекулы таким образом, что протекание химических реакций подавляется. Причиной этого является то, что молекулы K и Rb являются фермионами и подчиняются принципу Паули, в котором два электрона с одинаковой энергией и спином не могут находится в одном квантовом состоянии, этот принцип работает на уровне целых молекул. Электрическое поле ориентирует молекулы K и Rb так, что спины начинают совпадать и скорость химической реакции сильно замедляется.
Физики NIST в настоящее время готовят математико-теоретические основы поведения молекул в ультрахолодных условиях. С помощью них можно будет предсказать поведение спин-зависимых химических веществ и элементов.
