Физики научились управлять движением элементарных частиц

Американские физики разработали метод, который позволяет с помощью направленного фотонного воздействия управлять хаотическим движением частиц, а следовательно, химическими реакциями, сообщает новостная служба Американской ассоциации содействия развитию науки EurekAlert! со ссылкой на пресс-релиз университета Иллинойса в Урбане-Шампейне.

Метод, разработанный Мартином Грюбелем (Martin Gruebele) и Питером Волайнсом (Peter Wolynes), схож с методом, который используется для путешествий космических кораблей по Солнечной системе с минимальными затратами горючего. Попадая в зону гравитационного воздействия небесного тела, корабль может двигаться без использования двигателей. Двигатели необходимо включать только для того, чтобы в нужный момент перейти от одного тела к другому.

Главная сложность этого метода — рассчитать траекторию таким образом, чтобы она приводила в нужное место за разумное время и при этом требовала как можно меньше использования двигателей. Примером может служить путешествие корабля Genesis, который на обратном пути к Земле сделал крюк в три миллиона миль ради движения за счет внешних сил и экономии горючего.

Тот же метод можно применить к микромиру. Рассчитав силы взаимодействия молекул, атомов и электронов и в нужные моменты подправляя траектории частиц воздействием света, можно влиять на то, какие столкновения происходят и какие связи образуются, а следовательно, управлять химическими реакциями.

Осуществить такие расчеты еще сложнее, чем в случае с космическим кораблем: необходимо использовать не ньютоновскую, а квантовую механику. Совокупность частиц является квантовой системой, в которой траектории движения описываются в терминах волновых функций. Тем не менее, иллинойсским физикам удалось провести соответствующие вычисления. Полученные данные позволяют быстро и точно определить, в какой момент нужно воздействовать на квантовую систему и сколько фотонов необходимо, чтобы за заданное время система перешла из одного состояния в другое.