麻省理工学院-哈佛超冷原子中心(CUA)的物理学家开发了一种控制化学反应结果的新方法。该过程通常利用温度和化学催化剂来完成，科学家近年才掌握使用外部场(电场、磁场或激光束)来完成控制。

麻省理工学院CUA的物理学家现在为此添加了一个新的方法：他们利用磁场的微小变化对化学反应过程中碰撞粒子的量子力学波函数进行了细微的改变。他们演示了这种技术如何将反应引导到不同的结果：反应增强或抑制反应。

这种方法只有在绝对零度以上百万分之一度的超低温下工作才能实现，其中的碰撞和化学反应以单量子态发生。他们的该研究于3月4日发表在《科学》杂志上。

麻省理工学院CUA的研究人员制备了一种超冷粒子云，这种由钠原子和双原子钠锂分子组成的混合物处于特定的量子态，其中电子的所有磁矩(或自旋)都通过强磁场来控制。

他们从剩余分子数量的衰减情况观察到了化学反应的存在。当研究人员改变磁场时，他们发现反应散射率发生了前所未有的剧烈变化。反应速率的变化是由于碰撞粒子的两个量子态之间产生了被称为Feshbach共振的共振反应。

麻省理工学院物理学教授、CUA团队负责人Wolfgang Ketterle解释说：“20多年前，我的团队在玻色-爱因斯坦凝聚体中观察到了第一个Feshbach共振，这是一种极端、冷的原子形式问题。令人惊讶的是，这种现象现在可以用来控制化学反应。”

该过程的关键要素是原子和分子碰撞时波函数的相位变化。超低温下的碰撞可能涉及多次来回反弹。量子干涉发生在这些反弹的影响间，它可以是有益的也可以是破坏性的(具体取决于波函数的相位)，并且以大约100倍的因数增强或抑制就反应。

该研究的主要作者、CUA的前研究生Hyungmok Son说：“量子干涉类似于光腔中的光干涉或者类似于激光束在两个镜子之间反弹。”Son使用了一些基于这种光学类比的简单方程来解释所有观察结果。Son补充道：“这项分析为我们提供了有关反应散射过程的微观信息，这些信息不能仅通过计算获得。”

Ketterle最后说道：“现在，我们只是正研究简单的系统——双原子分子和原子，因为更大的分子更难控制和描述。我们研究的长期目标是提高我们在更一般的系统和环境中对如何控制化学过程的理解。”（编译:Qtech）