Теория возмущений Ван Флека

1 слайд:

Многие актуальные научные и прикладные задачи, стоящие перед человечеством, прямо или косвенно связаны с фундаментальной теорией квантовых состояний малых свободных молекул. К числу этих задач относится экология атмосферы Земли, проблема разрушения озонового слоя, и в целом задачи спектрального анализа газовых смесей [1, 2, 3]. В принципе, анализ образцов газа из различных частей атмосферы может проводиться и чисто химическими методами. Однако смежная задача изучения состава газов удаленных объектов принципиально не может решаться химическими методами. Даже в Солнечной системе изучение таких важных объектов, как, например, атмосфера Венеры, необходимо проводить исключительно спектральными методами. Исключительно актуальной и популярной современной проблемой является вопрос о природе атмосфер астрономических объектов, и в первую очередь экзопланет [4]. Действительно, некоторые малые молекулы могут прямо указывать на наличие органической жизнедеятельности (метан и др.), а наличие водяного пара также косвенно указывает на возможное существование форм жизни на экзопланетах. Однако решить данные задачи в рамках экспериментальных исследований не представляется возможным в каждом случае. Таким образом, указанные соображения доказывают большую практическую важность совершенствование теории молекулярной спектроскопии, которая может наиболее удобным образом решать актуальные задачи.

2 слайд:

В связи с чем в поле зрения исследователя появляются конкретные прикладные задачи. Важным направлением исследований, обуславливающих точность интерпретации астрофизических результатов, результатов  дистанционного зондирования, являются прецизионные измерения и расчеты параметров спектральных данных – частот линий, интенсивностей, параметров уширения и сдвигов линий, что невозможно решить только в рамках эксперимента.

3 слайд:

Анализ литературы показывает, что в настоящее время доминирующими методами расшифровки колебательно-вращательных спектров высокого разрешения являются либо прямой
вариационный метод (VCI), весьма эффективный для трех-четырехатомных молекул, но непомерно затратный при увеличении размера молекул, либо обратный метод эффективных гамильтонианов, имеющий затруднения в связи с корреляцией подгоняемых параметров, а также
принципиально непригодный для предсказания спектров новых молекул. В этой связи весьма привлекательным представляется дальнейшая разработка прямого метода теории возмущений, несомненно обладающего лучшими характеристиками масштабируемости.

4 слайд:

5 слайд:

Для реализации настоящей работы используется колебательно-вращательный гамильтониан, общий вид которого представлен следующим образом:

первый и второй члены отвечают гармонической и колебательно-вращательной энергиям соответственно. M обозначает количество нормальных мод, а ωk гармони-
ческие частоты в единицах см−1. Последний член, обычно обозначаемый как, является
псевдопотенциалом Ватсона. Колебательно-вращательный оператор Кориолиса ˆπα состоит из
постоянных Кориолиса ζα
mn, гармонических частот ωm и операторов координат/сопряженных импульсов. В результате разложение эффективного обратного тензора инерции дает три группы вкладов кинетической энергии в vib-rot гамильтониан. Переход к представлению вторичного квантования.