0 |
В Университете Базеля (Швейцария) физикам впервые в мире удалось наблюдать «запрещенный» инфракрасный участок спектра заряженной молекулы. Это очень слабая часть спектра, которая, тем не менее, открывает перспективы высокоточных измерений молекулярных свойств и может найти применение при разработке молекулярных часов или в квантовых информационных технологиях.
Молекулы способны поглощать свет только на четко установленных длинах волн, соответствующих разнице энергий двух квантовомеханических состояний. Анализ длин волн и интенсивности таких спектроскопических переходов (spectroscopic transition) дает информацию о химической структуре и динамике молекул — их колебании или вращении.
В некоторых случаях переход между двумя энергетическими уровнями не допускается, это называют запрещенным переходом. Данное ограничение не имеет категоричного характера: запрещенные переходы все же можно наблюдать при наличии достаточно чувствительных методов измерения. Соответствующие таким переходам спектральные линии чрезвычайно слабы, и, тем не менее, тот уровень точности информации о свойствах молекул, который они обеспечивают, недостижим с помощью «разрешенного» спектра.
В опытах, описываемых в статье для журнала Nature Physics, индивидуальные заряженные ионы азота вводились в хорошо определенное молекулярное энергетическое состояние, после чего их внедряли в кристалл Кулона — структуру ионов кальция, охлажденных лазером до сверхнизких температур в камере высокого вакуума.
Таким образом, молекулярные ионы охлаждались до нескольких тысячных градуса выше абсолютного нуля и локализовались в пространстве. В этой изолированной среде молекулы можно было без помех изучать в течение долгого времени, инициируя в них запрещенные переходы в ИК-диапазоне посредством интенсивного лазера.
Помимо высокоточных измерений и молекулярной обработки квантовой информации, предложенная методика прецизионных спектроскопических измерений одиночных молекул, по мнению ее авторов, обеспечит новый подход к проблеме проверки фундаментальных физических констант. До сих пор ответы на эти вопросы искали исключительно средствами физики высоких энергий.
Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365
0 |