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.
Читать далее:
Создана первая точная карта мира. Что не так со всеми остальными?
Ученые впервые зафиксировали, как вокруг звезд малой массы формируются планеты