ในสภาพปกติ เราจะไม่สามารถสังเกตการณ์ปฏิกิริยาเคมีที่เกิดขึ้นในทุกขั้นตอนได้ทัน เพราะมันเกิดเร็วในระดับเฟมโตวินาที หรือ 1 ในพันล้านล้านวินาที ยกเว้นจะลดอุณหภูมิลงจนต่ำสุดที่จะทำได้ และบัดนี้นักวิทยาศาสตร์สามารถทำแบบนั้นได้แล้ว

ผลงานล่าสุดของทีมนักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ดของสหรัฐฯนำ ประสบความสำเร็จในการทดลองทำให้ปฏิกิริยาเคมีระหว่าง 2 โมเลกุลเกิดช้าลง โดยสร้างภาวะอุณหภูมิต่ำอย่างสุดขั้วที่ 500 นาโนเคลวิน ซึ่ง อุณหภูมินี้เย็นยิ่งกว่าห้วงอวกาศระหว่างดวงดาว (Interstellar space) อันเป็นบริเวณที่อุณหภูมิต่ำสุดในจักรวาลหลายล้านเท่า

ทีมงานใช้วิธีการยิงแสงเลเซอร์งสวนกันในหลายทิศทาง เพื่อลดค่าเฉลี่ยของพลังงานจลน์เป็นผลให้อุณหภูมิของโมเลกุลโพแทสเซียม-รูบิเดียม (KRb) จำนวน 2 โมเลกุลที่ถูกนำมาทดลองลดลงต่ำสุด ในสภาวะเช่นนี้ ปฏกิริยาเคมีที่เกิดขึ้นระหว่าง 2 โมเลกุลนี้จะชะลอความเร็วลงอย่างเหลือเชื่อเหมือนเรากำลังดูภาพสโลว์โมชั่น เราได้เห็นโมเลกุล KRb ทั้ง 2 ทำปฏิกิริยากัน ผ่านการสลายและสร้างพันธะเคมีจนก่อตัวเป็นโมเลกุลชนิดใหม่คือ K2 และ Rb2  รวม 4 โมเลกุล ถือเป็นครั้งแรกของโลกที่ทำให้เราได้เห็นกระบวนการเกิดปฏิกิริยาเคมีในระดับโมเลกุลตั้งแต่ต้นจนจบอย่างละเอียดชัดเจนแบบนี้

ทีมงานอธิบายว่า ความสำเร็จในการสร้างปฏิกิริยาเคมีที่ภาวะอุณหภูมิต่ำสุดขั้วถึงระดับ 500 นาโนเคลวินนี้ อาจจะนำไปประยุกต์ใช้ในการควบคุมหรือปรับเปลี่ยนระดับพลังงานขณะเกิดปฏิกิริยาเคมีต่าง ๆ ตามต้องการ ซึ่งอาจะช่วยให้เกิดการคิดค้นวัสดุล้ำยุคชนิดใหม่ ๆ หรือนำไปพัฒนาด้านควอนตัมต่อไปในอนาคต

อ้างอิง https://chemistry.harvard.edu/news/coldest-reaction

เรียบเรียงโดย @MrVop

หมายเหตุ : นักวิทยาศาสตร์เคยประสบความสำเร็จในการสร้างโมเลกุล Ultracold ของก๊าซโซเดียมโพแทสเซียม (NaK) ที่ระดับ 500 นาโนเคลวินมาแล้วในปี 2015 [อ่านข่าวนี้] ต่างจากรอบล่าสุดนี้ซึ่งคือการใช้ความเย็นระดับนี้มาสโลโมชั่นโมเลกุลเพื่อดูปฏิกิริยาเคมี