來(lái)自洛斯阿拉莫斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)室和澳大利亞科廷大學(xué)的一組研究人員開發(fā)了一個(gè)理論模型，用于預(yù)測(cè)涉及分子氫(H2)的基本化學(xué)反應(yīng)，經(jīng)過(guò)數(shù)十年的研究，科學(xué)家的嘗試仍然在很大程度上無(wú)法預(yù)測(cè)和未解決。

“化學(xué)反應(yīng)是生命的基礎(chǔ)，所以預(yù)測(cè)在這些反應(yīng)過(guò)程中發(fā)生的事情對(duì)科學(xué)非常重要，并對(duì)創(chuàng)新，工業(yè)和醫(yī)學(xué)產(chǎn)生重大影響，”物理和化學(xué)材料組博士后研究員Mark Zammit說(shuō)。在洛斯阿拉莫斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)室。“我們的模型是第一個(gè)非常準(zhǔn)確地計(jì)算基本電子 - 分子氫反應(yīng)概率的模型。”

Zammit和團(tuán)隊(duì)對(duì)原子和分子的基本化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行了研究，以更好地理解材料的物理和化學(xué)。這項(xiàng)工作是洛斯阿拉莫斯核和粒子未來(lái)科學(xué)支柱的一部分，該支柱通過(guò)整合核實(shí)驗(yàn)，理論和模擬來(lái)理解和設(shè)計(jì)復(fù)雜的核現(xiàn)象，為實(shí)驗(yàn)室的國(guó)家安全使命提供支持。

分子氫 - 兩個(gè)氫原子結(jié)合在一起 - 是宇宙中最豐富的分子。它存在于星際空間和氣體巨行星的大氣中。它在工業(yè)上用于生產(chǎn)化石燃料，清潔產(chǎn)品和等離子體。它還具有人體器官的治療潛力。

在星際空間中，太陽(yáng)風(fēng)(電子源)與H2的氣云碰撞，然后H2發(fā)光。這種光帶來(lái)了關(guān)于宇宙中過(guò)去事件的重要信息。為了破譯這些信息，科學(xué)家們研究了發(fā)生的潛在化學(xué)反應(yīng)，這種反應(yīng)相對(duì)簡(jiǎn)單 - 電子與H2發(fā)生碰撞。

從量子力學(xué)的第一原理和利用超級(jí)計(jì)算機(jī)開始，Zammit和團(tuán)隊(duì)的程序計(jì)算化學(xué)反應(yīng)的概率，例如電離(電子的去除)或分子的電子激發(fā)。他們的模型對(duì)電子與H2碰撞的新結(jié)果與精確實(shí)驗(yàn)一致，并將直接影響聚變等離子體的建模，航空材料設(shè)計(jì)(大氣入口)，天體物理學(xué)和大氣模擬。

這些結(jié)果也將用于理解關(guān)于自然的基本問(wèn)題，例如早期宇宙的冷卻機(jī)制以及行星和恒星的形成。

通過(guò)方法集的框架，Zammit及其同事現(xiàn)在將注意力轉(zhuǎn)向天體物理學(xué)，醫(yī)學(xué)和工業(yè)重要性的其他分子，并擴(kuò)展該方法以模擬與正電子，質(zhì)子和反質(zhì)子的分子碰撞。