該項研究揭示了“幾何相位”在化學(xué)反應(yīng)中獨特的作用以及“幾何相位”效應(yīng)的物理本質(zhì),，對于研究廣泛存在錐型交叉的量子體系具有重要意義,。同時，通過這項研究，科學(xué)家們還在實驗上發(fā)現(xiàn)和證實了這一重要反應(yīng)體系在高能反應(yīng)時一個全新的反應(yīng)機理,，這對于從根本上理解這一重要體系的高能反應(yīng)動力學(xué)具有重要意義。

1927年波恩－奧本海默近似是研究分子等量子體系最為重要的基石,。在這一近似下量子動力學(xué)研究一般忽略非絕熱相互作用且只考慮最低的絕熱能電子態(tài),。但是，當(dāng)量子體系存在錐形交叉如狄拉克錐時,，波恩－奧本海默近似在處理這些量子體系時就可能失效,。半個多世紀(jì)以前，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)在波恩－奧本海默近似或絕熱近似下,，必須引入“幾何相位”才能在絕熱近似下準(zhǔn)確描述這些體系的量子動力學(xué)行為,。而引入“幾何相位”對于量子體系的動力學(xué)行為會產(chǎn)生明顯的效應(yīng),，這就是眾所周知的“幾何相位”效應(yīng)?！皫缀蜗辔弧毙?yīng)在很多重要物理體系中存在,，如眾所周知的量子霍爾效應(yīng)中的一種重要的情況就是由于電子的“幾何相位”效應(yīng)所導(dǎo)致的。

“幾何相位”效應(yīng)對化學(xué)反應(yīng)的影響也是理論和物理化學(xué)領(lǐng)域一個長期備受關(guān)注的重要科學(xué)問題,。在最簡單的化學(xué)反應(yīng)體系氫原子+氫氣中,，電子基態(tài)和第一電子激發(fā)態(tài)勢能面之間存在典型的錐形交叉。由于該體系只包含三個原子,，可以采用目前的計算方法和計算資源,，在理論上對其進(jìn)行精確的描述。因此,，氫原子+氫氣反應(yīng)及其同位素取代反應(yīng)一直是用來研究“幾何相位”效應(yīng)對化學(xué)反應(yīng)影響的模型體系,。在過去的幾十年間，許多國際上著名的科學(xué)家進(jìn)行了大量的研究工作,。然而,，由于實驗和理論上存在的巨大挑戰(zhàn)，該問題一直以來沒有得到令人信服的結(jié)論,。

該項研究工作得到了國家自然科學(xué)基金委動態(tài)化學(xué)前沿研究中心項目,、中國科學(xué)院先導(dǎo)B項目和科技部有關(guān)項目的大力支持。