科技日报记者 刘霞
美国科学家揭开了困扰科学界数十年的基础问题。加州大学尔湾分校与洛斯阿拉莫斯国家实验室科学家携手，首次精确测定了一氯化铝这种简单却关键的双原子分子的电偶极矩。这项突破性成果发表于最新一期《物理评论A》杂志，将为量子技术、天体物理及行星科学等领域带来深远影响。
分子中的正负电荷“分庭抗礼”时，就会形成电偶极矩，导致电子分布不均。以一氯化铝为例，其电偶极矩不仅主导分子间及其与环境的作用机制，更深刻影响着其化学键形成、溶剂反应等过程。在物理学和天文学领域，科学家可以利用电偶极矩使相邻分子相互作用，例如，使其发生量子纠缠等。
一氯化铝已成为超冷量子计算平台的重要候选材料。在该领域，需要精准了解由电偶极矩驱动的分子间相互作用。然而此前，科学界仅能通过理论估算其电偶极矩值——约1.5德拜（1德拜=3.336×10-30库仑·米）。
在最新实验中，研究团队另辟蹊径，通过定制激光系统、真空装置和高精度光谱分析设备，在真空环境中生成一氯化铝分子束并解析其光谱特征，最终测得其电偶极矩的精确值为1.68德拜，同时显著提升了理论模型的准确度。
研究团队表示，无论是深化对遥远恒星的认知，还是实现下一代量子计算机，精确测量一氯化铝的电偶极矩是解锁未来发现的基础性一步。
例如，人们已在处于恒星演化后期阶段的渐进巨星的大气内检测到一氯化铝，准确的电偶极矩数据有助科学家了解这种恒星发出星光的分子特征。此外，对詹姆斯·韦布空间望远镜等尖端设备观测数据的解析，也将因这一测量结果而更加可靠。
研究团队计划继续探索一氯化铝，也希望借助最新技术研究其他分子和原子，为天体化学、基础物理学和材料科学领域的新发现奠定基础。他们的下一个目标是次氟酸，这种特殊物质可能成为检验物理标准模型边界的新工具。
