本報(bào)訊 中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授王興安，中科院大連化物所研究員孫志剛、張東輝、楊學(xué)明等人，利用自主發(fā)展的具有國(guó)際上最高分辨率的交叉分子束離子成像裝置，結(jié)合高精度量子分子反應(yīng)動(dòng)力學(xué)理論分析，對(duì)H+HD反應(yīng)中的“幾何相位”效應(yīng)展開深入研究并取得重大突破。相關(guān)成果12月14日在線發(fā)表于《科學(xué)》雜志。

王興安和楊學(xué)明等人自主研制了一臺(tái)獨(dú)特的結(jié)合閾值激光電離技術(shù)以及離子速度成像技術(shù)的交叉分子束反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究裝置，使得實(shí)驗(yàn)上獲得的氫原子產(chǎn)物的散射角度分辨率達(dá)到同類儀器的最高水平。

利用這一裝置，研究小組成功測(cè)得H+HD→H2+D反應(yīng)的全量子態(tài)分辨產(chǎn)物速度影像，并在實(shí)驗(yàn)上觀測(cè)到轉(zhuǎn)動(dòng)態(tài)分辨的H2產(chǎn)物前向角分布快速振蕩結(jié)構(gòu)。在理論計(jì)算上，孫志剛等人發(fā)展了獨(dú)特的描述化學(xué)反應(yīng)中幾何效應(yīng)的動(dòng)力學(xué)理論，并基于張東輝等人發(fā)展的高精度勢(shì)能面，通過(guò)精確量子動(dòng)力學(xué)分析發(fā)現(xiàn)，只有引入“幾何相位”效應(yīng)的理論計(jì)算，才能正確描述實(shí)驗(yàn)觀測(cè)到的前向散射振蕩結(jié)構(gòu)。

半個(gè)多世紀(jì)以前，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)在波恩—奧本海默近似或絕熱近似下，必須引入“幾何相位”才能準(zhǔn)確描述這些體系的量子動(dòng)力學(xué)行為。而引入“幾何相位”對(duì)于量子體系的動(dòng)力學(xué)干涉行為產(chǎn)生改變，這就是眾所周知的“幾何相位”效應(yīng)。

此次研究人員揭示了“幾何相位”在化學(xué)反應(yīng)中獨(dú)特的作用以及“幾何相位”效應(yīng)的物理本質(zhì)，對(duì)于研究廣泛存在錐型交叉的量子體系具有重要意義。同時(shí)，他們還在實(shí)驗(yàn)上發(fā)現(xiàn)和證實(shí)了這一重要反應(yīng)體系在高能反應(yīng)時(shí)的一種全新反應(yīng)機(jī)理，對(duì)于從根本上理解這一重要體系的高能反應(yīng)動(dòng)力學(xué)具有重要意義。（記者：劉萬(wàn)生 通訊員：王永進(jìn)）

相關(guān)論文信息：DOI：10.1126/science.aav1356