Новости химической науки > Призрак кошки Шредингера снова в деле

Эксперименты по квантовой механике отчасти напоминают разговоры – ответ, который Вы получаете, зависит от того, как задан вопрос.

Очередное свидетельство в пользу этого высказывания получено международной командой под руководством Маркуса Шёффлера (Markus Schöffler) из Университета Франкфурта, изучавшей эмиссию Оже-электронов (Auger electron emission). В ходе этого процесса рентгеновские лучи выбивают электроны из внутренних электронных оболочек атомов или молекул.

Результаты предыдущих исследований этого явления достаточно противоречивы, однако Шёффлер показал, что эти противоречия можно интерпретировать как естественные последствия квантово-химического поведения, в которых способ измерения на микроскопическом уровне может повлиять на его результаты.

Суть изучаемого эффекта в следующем: высокоэнергетичный фотон рентгеновского излучения выбивает фотоэлектрон с внутренних энергетических уровней молекулы N₂. Образовавшаяся вакансия заполняется электроном с внешней оболочки, избыток энергии при этом уносится вторым электроном (Оже-электрон), уходящим с внешней оболочки.

В планах исследователей было изучение природы короткоживущей вакансии, расположенной на молекулярной орбитали азота на внутреннем уровне – локализована ли она на каком-либо атоме или делокализована. Считается, что электроны внешних оболочек делокализованы, в то время как квантовая теория химической связи склоняется к равной вероятности локализации или делокализации внутренних электронов.

Делокализованная вакансия на внутренних орбиталях должна приводить к образованию двух различных молекулярных орбиталей, немного неравноценных по энергии. В 2006 году группа японских исследователей экспериментально наблюдала эту энергетическую разность, однако через год другая группа, опять таки японских химиков-теоретиков получила экспериментальное подтверждение тому, что вакансия локализована. Шёффлер уверяет, что обе группы получили правильные результаты, просто они подошли к измерению с различных сторон.

Группа Шёффлера изучила, как различается интенсивность эмиссии фотоэлектрона и Оже-электрона от направления по отношению к оси N-N. Было обнаружено, что существует квантовая связь между этими двумя электронами, то есть поведение одного из них зависит от измерения другого. В результате поведение фотоэлектрона может говорить как о локализации, так и делокализации вакансии в зависимости от того, в каком направлении происходит эмиссия Оже-электрона. Проще говоря, сам способ измерения влияет на результат.

Источник: Science, 2008, 320, 920 (DOI: 10.1126/science.1154989

метки статьи: #квантовая химия, #физическая химия