โมเลกุลที่ลอยอยู่ในสุญญากาศที่มืดและเย็นของอวกาศระหว่างดวงดาวสามารถใช้ประโยชน์จากกลศาสตร์ควอนตัมเพื่อทำปฏิกิริยาและผลิตสารเคมีที่ซับซ้อนมากขึ้น นักวิจัยอธิบายปฏิกิริยาโดยใช้คุณสมบัติแปลก ๆ ของฟิสิกส์ควอนตัม ซึ่งอาจเป็นฟันเฟืองสำคัญในสายการประกอบของจักรวาลที่ปั่นโมเลกุลอินทรีย์ที่สลับซับซ้อน รวมทั้งสิ่งจำเป็นสำหรับชีวิตนักดาราศาสตร์ทราบมานานแล้วว่าดาวฤกษ์ผลิตองค์ประกอบทางเคมี แต่เมื่อเร็ว ๆ นี้เองที่นักวิจัยได้ค้นพบโมเลกุลอินทรีย์ที่ซับซ้อนที่ลอยอยู่รอบ ๆ ในกลุ่มเมฆก๊าซและฝุ่นในอวกาศ ( SN 1/30/10, p. 26 ) การก่อตัวของสารเคมีเหล่านี้ ซึ่งรวมถึงแอลกอฮอล์ น้ำตาล และแม้แต่ส่วนผสมที่พบในทาร์ นั้นยากจะอธิบายได้ เนื่องจากโมเลกุลในอวกาศแทบไม่เกิดการชนกัน
นักดาราศาสตร์เมื่อปีที่แล้วค้นพบโมเลกุลที่เรียกว่าเมทอกซีหรือ CH 3 O
ในเมฆก๊าซ เกิดขึ้นเมื่อไฮดรอกซิล (OH) และเมทานอล (CH 3 OH)ตอบสนอง ทว่าปฏิกิริยานั้นต้องการพลังงานมากกว่าที่มีอยู่ในอวกาศ ซึ่งอุณหภูมิจะสูงกว่าศูนย์สัมบูรณ์เพียงเล็กน้อย
ในขณะที่ไม่ได้ทำปฏิกิริยาลึกลับนี้โดยเฉพาะ Dwayne Heard และทีมของเขาที่มหาวิทยาลัยลีดส์ในอังกฤษกำลังสำรวจปฏิกิริยาของไฮดรอกซิลกับโมเลกุลอื่นๆ รวมถึงเมทานอล ในระหว่างการทำงาน นักวิจัยได้วางสารตั้งต้นทั้งสองไว้ด้วยกันในภาชนะแช่แข็ง ที่น่าแปลกใจคือ พวกเขาพบว่าปฏิกิริยาเร็วขึ้นประมาณ 50 เท่าที่ -210 องศาเซลเซียส เมื่อเทียบกับอุณหภูมิห้อง แม้ว่าโมเลกุลที่แช่เย็นจะมีพลังงานในการทำงานน้อยกว่ามาก
ในNature Chemistry ที่กำลังจะมีขึ้น ทีมงานของ Heard
อธิบายการค้นพบนี้ด้วยปรากฏการณ์ที่เรียกว่า quantum tunneling โดยปกติ ปฏิกิริยาเคมีจะเกิดขึ้นก็ต่อเมื่อโมเลกุลที่ทำปฏิกิริยามีพลังงานเพียงพอที่จะเอาชนะธรณีประตูที่เรียกว่ากำแพงพลังงาน ซึ่งเปรียบเสมือนเนินเขา แต่ผลที่แปลกประหลาดของกลศาสตร์ควอนตัมก็คือโมเลกุลสามารถข้ามเนินเขานั้นได้เป็นครั้งคราวโดยไม่ต้องใช้พลังงานที่จำเป็น Eric Herbst นักโหราศาสตร์จากมหาวิทยาลัยเวอร์จิเนียในชาร์ลอตส์วิลล์กล่าวว่า “อนุภาคสามารถทะลุผ่านด้านล่างของภูเขาได้ ราวกับว่าไม่มีภูเขาอยู่ที่นั่น”
เฮิร์ดและเพื่อนร่วมงานของเขาพบว่าโอกาสในการขุดอุโมงค์ควอนตัมจะเพิ่มขึ้นที่อุณหภูมิต่ำเนื่องจากโมเลกุลไฮดรอกซิลและเมทานอลที่เคลื่อนที่ช้ามักจะเกาะติดกันมากกว่าที่จะกระเด้งออกจากกันเมื่อชนกัน พันธะชั่วคราวนี้ให้โอกาสมากขึ้นสำหรับการขุดอุโมงค์ผ่านอุปสรรคด้านพลังงาน เร่งปฏิกิริยา ได้ยินประมาณการว่าประมาณ 1 ใน 10 ของการชนกันของไฮดรอกซิล-เมทานอลในอวกาศทำให้เกิดเมทอกซี หากไม่มีอุโมงค์ควอนตัมก็จะลดลงเหลือประมาณ 1 ใน 10 ล้าน
Stephen Klippenstein นักเคมีเชิงทฤษฎีจาก Argonne National Laboratory ในรัฐอิลลินอยส์กล่าวว่า โมเลกุลระหว่างดวงดาวอื่นอาจเป็นหนี้การดำรงอยู่ของกลศาสตร์ควอนตัม “ผู้คนจะพบปฏิกิริยาแบบนี้อย่างแน่นอน” เขากล่าว “นี่จะไม่ใช่กรณีพิเศษ”
credit : yukveesyatasinir.com alriksyweather.net massiliasantesystem.com tolkienguild.org csglobaloffensivetalk.com bittybills.com type1tidbits.com monirotuiset.net thisiseve.net atlanticpaddlesymposium.com
