被約束的氫分子

云中客

當(dāng)粒子被約束在與其動(dòng)量相關(guān)的、波長(zhǎng)又與德布羅意波長(zhǎng)相接近的范圍內(nèi)時(shí)，它必將會(huì)呈現(xiàn)出它的量子行為，最近英國(guó)Nottingham大學(xué)的A.Horsewill教授和他的同事們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)經(jīng)典的實(shí)驗(yàn)，他們首先選取氫分子作為研究樣品，原因首先是由于氫分子具有最簡(jiǎn)單的分子結(jié)構(gòu)，它在低溫時(shí)只要考慮平動(dòng)與轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)間的躍遷；其次是由于在利用新發(fā)展的技術(shù)構(gòu)筑一個(gè)開放式的碳原子布基球時(shí)，球籠上碳原子間的間隔只能允許單個(gè)氫分子進(jìn)入籠內(nèi)，當(dāng)氫分子安置于籠內(nèi)后，就將整個(gè)系統(tǒng)降溫到2.5K，再用中子束作探針進(jìn)行測(cè)試，就可得到中子的能譜圖，從能譜圖上可看到，在10--20meV的范圍內(nèi)出現(xiàn)了若干尖峰，這應(yīng)該是對(duì)應(yīng)于整個(gè)分子的躍遷能量，而不是對(duì)應(yīng)于電子的躍遷能量，這個(gè)能量正好是對(duì)應(yīng)于氫分子轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)的能級(jí)躍遷，對(duì)于不受約束的氫分子，它的轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)也是量子化的，根據(jù)泡利不相容原理，氫分子的核自旋若是反向排列的，則稱為仲氫態(tài)；核自旋若是同向排列的，則稱為正氫態(tài)，它對(duì)應(yīng)著轉(zhuǎn)動(dòng)的第一激發(fā)態(tài)。