当我们深入原子尺度，化学反应发生的速度比想像中要快上许多，这导致我们很难看清过程究竟发生什么。哈佛大学科学家们首度尝试将分子冷却到接近绝对零度的温度，比外太空还要冷，终于确切捕捉到 2 个分子相遇瞬间的景象。
从呼吸、消化、到产生能量的生物机能，或是药品、肥皂等日常生活用品，核心都跟分子化学反应息息相关，因此理解化学反应的基本运作机制，可以帮助科学家设计出世界上从未见过的新化学组合，不同的分子组合能带来无尽新应用，比如更高效率的能源生产、新材料（如防霉墙）、量子电脑的结构单元等。
然而当科学家想深入原子尺度分析时，却发现化学反应速度太快，仅发生在皮秒之间，电光石火间就错过分子的相互作用。该如何放慢分子的运动速度进行观察？科学家说，可以尝试将分子冷却到逼近绝对零度的低温，此时分子处于最低能量状态，放大检视就像在龟速爬行，而如果真的到达绝对零度，此时分子基本上静止不动。
但要冷却到接近绝对零度不是说说就能办到的事，虽然科学家已成功使用气态铷原子在 170 nK（1.7×10 -7 K）低温下（比外太空宇宙背景辐射温度约 3K 还要低），实现物理学中的玻色-爱因斯坦凝态，但受限于地球重力拉扯，这些状态转瞬即逝，无法进一步详细观察，可知极限冷却是非常困难的技术。
于是 NASA 选择将冷原子实验室移到国际太空站，在那里，玻色–爱因斯坦凝态能维持 5～10 秒，并且每天实验可达 6 小时。
化学反应是趁著化学键断裂时的中间态将反应物转化为产物，然而中间态非常短暂，过去即使使用最精密的设备，也只能观察到原始分子的消失以及新分子的出现，中间态完全无法深入观察。
而最近哈佛大学研究团队，利用一种装置将实验环境温度冷却至 500 nK（500*10 -9 K），接着观察钾和铷原子组成的气体分子碰撞时，所发生的化学反应及产生的新分子，虽然没有超越冷原子实验室的 100 nK 低温，但已能让科学家看见以前从未见过的分子行为。
在低温下，钾分子碰撞后的中间态维持时间从皮秒延长至微秒，虽然还是很短，但已经比平时延长数百万倍，团队得以首次对中间态成像，观察到旧键断裂及新键形成，如此一来便能检验有关中间态的理论，也可以建立新理论来更精确预测其他化学反应。
接下来，团队希望从操纵反应物下手，分析是否会因此影响反应的进行。新论文发表在《科学》（Science）期刊。
- DEPARTMENT OF CHEMISTRY AND CHEMICAL BIOLOGY
- Coldest-ever chemical reaction reveals molecules in ultra slow motion
（首图来源：哈佛大学）
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