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被约束的氢分子


□ 云中客

  当粒子被约束在与其动量相关的、波长又与德布罗意波长相接近的范围内时,它必将会呈现出它的量子行为,最近英国Nottingham大学的A.Horsewill教授和他的同事们设计了一个经典的实验,他们首先选取氢分子作为研究样品,原因首先是由于氢分子具有最简单的分子结构,它在低温时只要考虑平动与转动能级间的跃迁;其次是由于在利用新发展的技术构筑一个开放式的碳原子布基球时,球笼上碳原子间的间隔只能允许单个氢分子进入笼内,当氢分子安置于笼内后,就将整个系统降温到2.5K,再用中子束作探针进行测试,就可得到中子的能谱图,从能谱图上可看到,在10--20meV的范围内出现了若干尖峰,这应该是对应于整个分子的跃迁能量,而不是对应于电子的跃迁能量,这个能量正好是对应于氢分子转动运动的能级跃迁,对于不受约束的氢分子,它的转动能级也是量子化的,根据泡利不相容原理,氢分子的核自旋若是反向排列的,则称为仲氢态;核自旋若是同向排列的,则称为正氢态,它对应着转动的第一激发态。


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摘自:物理
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