Моделью подтверждено существование вибрирующих уровней, недоступных для экспериментального изучения.
Магниевый димер Mg2Это молекула из двух слабо связанных атомов, подчиняющихся законам квантовой механики. Ученые считают её перспективной для изучения сложных явлений на стыке химии и физики ультрахолодных атомов. Но долгое время исследователям мешало понимание высоколежащих колебательных состояний.
Теоретически димер магния должен иметь 19 квантовых колебательных состояний; 14 из них обнаружили во время экспериментов в 1970-х годах. Остальные не удалось выявить, и изучение димера приостановили.
Статья учёных из университета штата Мичиган, опубликованная в журнале Science AdvancesТщательное исследование димера магния однозначно подтверждает существование 19 колебательных уровней, утверждает руководитель исследования Петр Пикуч. Точное вычисление кривых потенциальной энергии основного и возбужденного состояний, функции дипольного момента перехода между ними и колебательных состояний позволило не только воспроизвести последние спектры лазерно-индуцированной флуоресценции (излучение фотонов молекулами, которые были возбуждены при помощи лазера. — Прим. ред.), но и предоставить руководство для будущего экспериментального обнаружения ранее недетектированных уровней.
Успех Пикуча и коллег объясняется блестящим применением предсказательных моделей анализа микроструктур. Благодаря этим моделям исследователям удалось преодолеть преграды, казавшиеся непреодолимыми.
Столкновения молекул и фоновые помехи вызвали искажения в спектрах, которые можно наблюдать экспериментально, — говорит Пикуч. Ещё хуже то, что эти незаметные колебания высоких энергетических состояний Mg… 2Тайны, давние и мучительные для ученых, будто растворяются, когда молекула приходит в движение.
Вместо проведения дорогостоящих и ресурсоемких экспериментов физики разработали высокоточную стратегию моделирования. Расчеты позволили предсказать существование высоколежащих состояний и с высокой точностью воспроизвести экспериментально полученные колебательные и вращательные движения Mg. 2А также изучение спектра флуоресценции, полученного во время экспериментов, позволило исключить вероятность фундаментальных погрешностей в вычислениях.
Пикуч считает квантовую механику прекрасной математической теорией, объясняющей тонкости молекулярных и микроскопических явлений. В качестве примера приводится тайна Mg. 2Предлагается показать, что способность предсказывать поведение сложных систем с помощью квантовых вычислений уже не ограничена простыми моделями с несколькими электронами.
Ранее мы писали о том, как физика помоглаРазобрать итоги американских президентских выборов и роль японского аппарата-зондирования. подтвердилТеорию российского ученого о происхождении Луны.