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2017年12月15日 星期五

丁酉(鸡)年十月廿八

天文分子微波谱线的实验室测量 - 天文分子微波谱线的实验室测量 [回目录]

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  在实验室测定分子微波谱线的数据,特别是谱线频率,以供射电天文学家搜寻和证认星际分子射电谱线之用。气体波谱学实验的基本原理是把待测的气体样品放到微波装置中(波长可以从几分米到小于1毫米),使气体分子受到电磁波的作用,以观测它的吸收情况。当改变电磁波的频率时,会发现气体分子对某些频率的电磁波产生选择性的吸收。这是因为在这个频率的电磁波作用下,分子从它的某个内部能量状态变化到另一个内部能量状态,同时吸收了电磁波的能量。所吸收的电磁波的频率是严格地与变化前后分子的内能差成正比的。不同的分子由于其内部能量状态不同,所吸收的电磁波频率也不同,因而形成了反映该分子特征的谱线。对于那些在实验室条件下能够稳定存在并具有较高蒸汽压的分子,测定微波谱线就相对地比较容易。二十世纪四十年代发展起来的波谱学实验工作,已对这些分子进行了大量的研究,积累了几万条谱线数据,可供射电天文学家利用。第一个用射电天文方法找到的星际分子羟基(OH),就是在实验室得出精确谱线频率的基础上发现的。其他已知的星际分子,多数也是按波谱实验测定的频率找到的。造成这种情况的一个原因是,直到目前射电望远镜还不能象光学望远镜那样同时进行宽波段的谱线观测。在寻找微弱的星际分子讯号时,为了尽可能提高接收灵敏度,就需要事先知道被搜寻分子的精确谱线频率。此外,为了证认谱线和利用多普勒效应确定分子云的视向速度,也要求实验室测出谱线的静止频率值。还有一项和天文有关的波谱技术是,利用激光把原子激发到高主量子数的激发态,再在微波波段测量由高主量子态之间的跃迁所产生的复合线(见射电天文谱线)。
  另一种情况是天文观测中发现一些尚未被证认的谱线,在现有的分子谱线频率表中查不到它们应属于哪种分子。事实上它们往往来自那些在地面条件下不稳定的或蒸汽压太低的分子。这时,证认工作要求波谱实验室设法合成这些分子,并测定其谱线频率(见射电天文谱线证认)。这是向气体波谱学提出的新的课题。在这方面,最近几年有重要的进展。1975年以来,采用辉光放电等一些新的办法,在实验室中成功地合成了甲酰离子HCO+、氢化偶氮离子N2H+和异氰化氢HNC等气态样品,并且精确测定了谱线频率,最终证认了上述谱线。

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更新时间 : 2009-06-17

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