美國科學家解決物理化學領(lǐng)域“N表示性”難題

物理學家組織網(wǎng)7月4日報道，最近美國芝加哥大學研究人員在《物理評論快報》上發(fā)表論文稱，解決了美國國家研究委員會1995年列為物理化學領(lǐng)域頂級理論難題之一的“N表示性”（N-representability）問題?，F(xiàn)在科學家能更精確地預測在許多現(xiàn)象背后的化學反應(yīng)中，原子和分子中電子的運動行為，包括發(fā)動機的燃料效率、大氣臭氧層的消

耗等。

分子有上萬的電子，要模擬這些電子行為極為復雜，復雜程度隨強相關(guān)電子數(shù)量的增加呈指數(shù)增長。新方法是通過一種雙電子技術(shù)來推算出多電子系統(tǒng)的性質(zhì)，雙電子代表系統(tǒng)中的“其他”電子。

研究“N表示性”問題專家、加拿大皇后大學數(shù)學家羅伯特?厄達爾指出，60多年來，對此問題理論基礎(chǔ)的研究已取得顯著進展，但卻是沿著兩個相互獨立的方向發(fā)展。“人們都知道要更好地解釋這一問題，需要一個統(tǒng)一的方法將兩個方向結(jié)合起來。新研究恰好做到了這一點?！?/p>

“雙電子模型提供了一種探索整個物理化學領(lǐng)域的平臺?！闭撐淖髡摺⒅ゼ痈绱髮W化學教授大衛(wèi)?馬茲奧蒂說，“假如你正在推算水分子，它有10個電子，而雙電子模型只有2個。但在真實系統(tǒng)中，發(fā)現(xiàn)這2個電子的可能性要和其他8個電子一樣。這種一致性要求，我們稱之為‘表示性條件’，是用雙電子推算多電子分子的必要條件。”

上世紀50年代，3位科學家各自提出了雙電子模型的想法。早期科學家想在一兩年內(nèi)找出這些必要條件，但到上世紀60年代末就已不抱希望。

本世紀初，馬茲奧蒂利用某些已知條件的數(shù)學方程重新研究這一問題，并首次將它們應(yīng)用于原子和分子中。經(jīng)過10多年不斷改進，終于使雙電子模型超越傳統(tǒng)量子力學方程，在化學領(lǐng)域取得巨大進步。（記者 常麗君）

（來源：中國科技網(wǎng)）