参考消息网7月30日报道 据英国《新科学家》周刊网站7月9日报道，爱因斯坦的狭义相对论能够改变分子内部的化学键形态，现在研究人员首次发现了这一现象。

狭义相对论阐释以接近光速运动时，旅行者所感知的空间与时间会发生何种变化。因此，这一理论常与粒子加速器及航天飞行器相关，但在某些重原子内部，电子同样能达到相对论性速度。

美国布朗大学的王来生（音）及其同事突破性地发现，在铋碳构成的带电分子中，相对论效应如何颠覆有关化学键的经典理论认知。

在该带电分子中，铋原子与碳原子由三根化学键连接。研究人员原本预计其中一根为“σ”（西格玛）键，另外两根为“π”（派）键。这两种化学键的差异源自电子的量子属性：每个电子并非紧致质点，而是弥散分布在一定空间区域；电子云是沿轴线正对重叠还是侧向平行重叠，决定了原子间形成的化学键类型。

实验过程中，王来生及其团队测绘出整个分子内的电子分布图，相当于观测分子中的化学键形态。但研究人员并未找到与σ键及π键相对应的典型电子云分布形态，反而发现其中两根化学键呈现出两种截然不同的σ键、π键杂合形态。

王来生表示：“它们的性质与我们以往的认知不同。很难再将其简单地定义为σ键或π键。”

研究团队随即求助美国华盛顿州立大学教授柯克·彼得森。彼得森通过计算最终证实：铋原子核周边的电子受到极强电磁作用，进而以相对论性速度运动，上述杂合形态正是由此产生。彼得森表示，此前从未有实验捕捉到这一效应。

彼得森说：“重元素研究最大的难点，就是缺少高质量实验数据。本次实验质量极高，能够将高阶理论与实测数据直接对照，实属难得。”

王来生表示，这项新实验的关键一环是，研究团队在对电子进行观测前，先将分子冷却至极低温度。这有效抑制了分子热振动与电子激发带来的干扰，以免最终成像结果失真。

芬兰赫尔辛基大学的化学教授佩卡·皮克评价道：“他们采用的实验手段和计算方法，都是现阶段可实现的最优方案。”

他表示，铋与碳之间这种由相对论效应导致的成键重构，可能改变有机铋化合物在各类化学反应中的应用方式。事实上，德国马克斯·普朗克煤炭研究所的最新研究已表明，相对论效应能让铋这种重金属成为高效的化学反应催化剂。

王来生透露，研究团队计划重复该实验，但将用周期表中铋附近的其他元素替换铋，以此精确界定狭义相对论导致传统化学键结构崩塌的元素区间。（编译/邬眉）