Когерентную динамику молекулы йода измерили с фемтосекундным разрешением
Физики исследовали переходы из валентных состояний в состояния с возбужденным остовом в молекуле йода с помощью абсорбционной спектроскопии с фемтосекундным разрешением. В результате они смогли изучить динамику колебаний ядерного волнового пакета и уловить ее влияние на энергию переходов. Работа опубликована в Physical Review A.
Одним из самых мощных доказательств справедливости квантовой механики стало объяснение спектральных закономерностей атомов с одним и несколькими электронами. Затем теория двинулась дальше, в более сложные системы, и начала описывать состояния молекул. Выяснилось, что помимо электронных конфигураций, при описании молекул необходимо учитывать то, в каких состояниях находятся их ядра. В частности, из законов квантовой механики следовало, что ядра должны постоянно колебаться и вращаться друг относительно друга. Это нашло свое отражение в богатой колебательно-вращательной структуре энергетических уровней молекул, которая подтвердилась в экспериментах по инфракрасной спектроскопии и комбинационному рассеянию.
Стоит отметить, однако, что первые достижения сформированной таким образом квантовой химии касались преимущественно стационарных состояний молекул. Это объяснялось экспериментальными возможностями ученых того времени. В рамках классической спектроскопии физики умели возбуждать атомы и молекулы, а затем детектировать излучение от них, однако временные масштабы, на которых это измерение происходило, существенно больше, чем характерные времена квантовой динамики внутри молекул. Вместе с тем развитие техники работы с фемто- и аттосекундными импульсами дало возможность исследовать нестационарное поведение молекул.