科学家解决物理化学领域“N表示性”难题 |
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| 来源：不详 更新时间：2012-7-10 13:31:43 |
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物理学家组织网7月4日报道，最近美国芝加哥大学研究人员在《物理评论快报》上发表论文称，解决了美国国家研究委员会1995年列为物理化学领域顶级理论难题之一的“N表示性”(N-representability)问题。现在科学家能更精确地预测在许多现象背后的化学反应中，原子和分子中电子的运动行为，包括发动机的燃料效率、大气臭氧层的消耗等。
分子有上万的电子，要模拟这些电子行为极为复杂，复杂程度随强相关电子数量的增加呈指数增长。新方法是通过一种双电子技术来推算出多电子系统的性质，双电子代表系统中的“其他”电子。
研究“N表示性”问题专家、加拿大皇后大学数学家罗伯特·厄达尔指出，60多年来，对此问题理论基础的研究已取得显著进展，但却是沿着两个相互独立的方向发展。“人们都知道要更好地解释这一问题，需要一个统一的方法将两个方向结合起来。新研究恰好做到了这一点。”
“双电子模型提供了一种探索整个物理化学领域的平台。”论文作者、芝加哥大学化学教授大卫·马兹奥蒂说，“假如你正在推算水分子，它有10个电子，而双电子模型只有2个。但在真实系统中，发现这2个电子的可能性要和其他8个电子一样。这种一致性要求，我们称之为‘表示性条件’，是用双电子推算多电子分子的必要条件。”
上世纪50年代，3位科学家各自提出了双电子模型的想法。早期科学家想在一两年内找出这些必要条件，但到上世纪60年代末就已不抱希望。
本世纪初，马兹奥蒂利用某些已知条件的数学方程重新研究这一问题，并首次将它们应用于原子和分子中。经过10多年不断改进，终于使双电子模型超越传统量子力学方程，在化学领域取得巨大进步。
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