محققان یک مولکول به‌نام متیل‌هیدروکسی‌کاربن، که هیچ کس نمی‌داند چگونه سنتز می‌شود، را تولید کرده‌اند. این مولکول در یک ماتریکس آرگون بسیار سرد گیر می‌افتد. اما کسی نمی‌داند بعد از آن چه بر سر این مولکول می‌آید، این مولکول ناپدید می‌شود.
تولید محصول غیر منتظره با استفاده از تونل‌زنی کوانتومی
محققان یک مولکول به‌نام متیل‌هیدروکسی‌کاربن، که هیچ کس نمی‌داند چگونه سنتز می‌شود، را تولید کرده‌اند. این مولکول در یک ماتریکس آرگون بسیار سرد گیر می‌افتد. اما کسی نمی‌داند بعد از آن چه بر سر این مولکول می‌آید، این مولکول ناپدید می‌شود. پژوهشگران به بررسی مکانیسم این ناپدید شدن پرداخته و در نهایت دریافتند که با “کنترل تونل‌زنی” می‌توان محصولی غیر منتظره تولید کرد.
وسلی آلن، شیمیدان نظری دانشگاه جورجیا، می‌گوید از آنجایی که این مولکول در اتمسفر آرگون که گازی بی‌اثر است، گیر افتاده بنابراین نباید چنین اتفاقی بیافتد. براساس محاسبات وسلی آلن، کاربن نمی‌تواند با مولکول دیگری واکنش دهد. با این وجود، نه تنها کاربن (که نباید واکنش دهد) واکنش می‌دهد بلکه براساس محاسبات تئوری حالت گذار، به‌جای وینیل الکل، استیل آلدهید به‌عنوان محصول تولید می‌شود که یک نتیجه غیر قابل قبول است.
برای یافتن جواب این معما، محققان آزمایش‌های خود را با استفاده از نمونه حاوی ایزوتوپ هیدروژن انجام دادند. نتیجه نشان داد که ایزوتوپ هیدروژن گم نمی‌شود. این اولین نشانه‌ای بود که این احتمال را مطرح کرد که ممکن است تونل‌زنی مکانیکی کوانتومی اتفاق افتاده باشد.
آلن می‌گوید وقتی چند سال قبل ما این فرآیند را انجام دادیم، گمان نمی‌کردیم که یک اتم هیدروژن بتواند از سد ۳۰ کیلوکالری بر مول تونل بزند. اما از آنجایی که اتم هیدروژن بسیار کوچک است می‌تواند به‌عنوان یک ذره مکانیک کوانتومی عمل کند: هم موج باشد و هم ذره. بنابراین اتم هیدروژن قادر است از میان انرژی پتانسیل تونل زده و محصول متفاوتی را ایجاد کند.
برپایه محاسبات آلن، احتمال تونل‌زنی هیدروژن در حدود ۱۰-۱۸ است. اما از آنجایی که در ماتریکس آرگون، این اتم در یک جا سکنی می‌گزیند، می‌تواند ۱۰۱۳بار در هر ثانیه از سد پتانسیل عبور کند. اگر این دو عدد در هم ضرب شوند، واکنشی با نیم عمر تقریبا یک ساعت ایجاد می‌شود، چیزی که این تیم تحقیقاتی مشاهده کردند. هرچند احتمال تونل زنی بسیار کم است اما در مقیاس انسان‌ها، منجر به یک واکنش بسیار سریع می‌شود.
این موضوع نشان می‌دهد که چرا کاربن به سرعت ناپدید می‌شود، اما چرا یک محصول غیرمنتظره ایجاد می‌شود؟ چرا به جای طی سد کوتاه، گذار از سد مرتفع‌تر صورت می‌گیرد؟
آلن می‌گوید که نفوذ از سد بستگی به پهنا ضرب در ریشه دوم تفاوت انرژی میان مولکول و پیک منحنی انرژی دارد. در این سیستم، پهنای پیک نقش مهمی ایفا می‌کند. برای استحصال وینیل الکل، هیدروژن باید از یک سد ۲۰ درصد پهن‌تر عبور کند که رقمی قابل توجه خواهد شد.
این پروژه نشان داد که برای پیش بینی انجام واکنش‌ها، باید به کنترل ترمودینامیکی و سینتیکی، کنترل تونل‌زنی را نیز افزود.
