在精典化学世界中，从一座大山的那边穿到那儿，只能消耗体力翻山越岭。但在量子化学世界里，有一种“穿墙术”存在，这就是量子隧穿效应。德国因斯布鲁克学院化学学家首次在实验中观察到了这些效应，这是有史以来观察到的最慢的带电粒子反应。相关研究论文发表在最新一期《自然》杂志上。
研究团队这次企图在一个特别简单的反应中追踪量子热学隧穿效应。团队选择了氢来进行实验，她们将氘（氢的核素）引入一个离子阱，使其冷却，之后用二氧化碳填充离子阱。因为气温十分低顶尖的量子物理学技术在，带负电的氘离子缺少以常规方法与氢分子反应的能量。但是，在极少数情况下，当二者发生碰撞时，确实会发生反应。
这是由隧穿效应导致的。研究第一作者罗伯特·怀尔德解释说，量子热学中，粒子具有波动性顶尖的量子物理学技术在，这使其可以突破能量障碍并发生反应。“在实验中，我们给量子阱中可能发生的反应大概15分钟的时间，之后确定产生的氢离子数目。从它们的数目中，我们可以推测出反应发生的频度。”
2018年，理论化学学家估算出，在这个系统中，每千亿次碰撞中只有一次发生量子隧穿。这与现今科学家检测的结果十分吻合，经过多年研究，研究人员首次否认了物理反应中隧穿效应的精确理论模型。
在此基础上，研究人员可以开发出更简单的物理反应理论模型，并已成功进行测试。隧穿效应可被用于扫描隧洞显微镜和闪存中，也可用以解释原子核的阿尔法衰变，还可解释星际暗云短发子的一些天体物理合成。鉴于此，团队的实验为更好地理解许多物理反应奠定了基础。（记者张佳欣）
【总编辑圈点】
量子隧穿效应可比穿山仙术，其在精典热学也就是宏观世界里不可能发生，但使用量子力学理论描述微观粒子世界时，它却有效。简单来说，微观粒子可以穿入或穿越看似不可穿越的高墙。而这次对这一风波的描述，将对诺奖级技术——扫描隧洞显微镜发展有极大推动，其将借助量子隧穿效应更为精确的定位和观察单个原子。