Лазерный мир

Ученые использовали новый высокоточный лазер для измерения внутренней вибрации простейшей молекулы.

·

Почти 100 лет назад выяснилось, что микроскопическая материя обладает волновыми свойствами. На протяжении десятилетий все более точные эксперименты пытались измерить вибрирующие свойства, например, электронов.

В молекулах вибрация атомных ядер очевидна: ее можно наблюдать во внутренних колебаниях атомных ядер друг друга. Такие колебания вызваны электронами в молекулах, которые создают связь между ядрами, например, ядерные колебания возникают в каждом молекулярном газе при нормальных условиях.

Чтобы очень точно исследовать особенности вибрации нуклидов, нужен точный способ изменения и знание того, на сколько сильна связь в конкретной молекуле.

К сожалению, пока невозможно сделать точные теоретические прогнозы о связи молекул. Следовательно, невозможно точно исследовать вибрации. Это можно сделать только с помощью простых молекул.

Авторы посвятили свою работу именно такой молекуле, а именно молекулярному иону водорода HD+. Она состоит из протона (p) и нуклида дейтрона (d). Они связаны между собой одним электроном. Относительная простота этой молекулы означает, что с помощью нее можно проводить чрезвычайно точные теоретические расчеты.

В прошлом году команда во главе с профессором Шиллером разработала новый метод спектроскопии для исследования вращения молекулярных ионов. Авторы использовали терагерцовое излучение с длиной волны около 0,2 мм.

В новом исследовании ученые смогли показать, что тот же подход работает и для возбуждения молекулярных колебаний. Для этого им пришлось разработать лазер с особой частотой, по своим свойствам он уникален.

Вместе с новым лазером этот метод расширенной спектроскопии обладает в 10 тыс. раз более мощной разрешающей способностью, чем в предыдущих методах. В конечном счете выяснилось, что предсказание квантовой теории относительно поведения атомных ядер протона и дейтрона согласуется с экспериментом с относительной погрешностью: три на 100 млрд частей.

Источник: https://hightech.fm/2021/02/19/matter-vibrating-molecules