Ученые Института прикладной физики им. А.В. Гапонова-Грехова РАН (ИПФ РАН) значительно повысили точность расчетов интенсивностей молекулярных спектральных линий. Это было подтверждено измерениями, проведенными в ведущих метрологических лабораториях.
Согласно исследованию, суть и результаты которого были описаны в журнале Physical Review Letters, молекулярные линии характеризуют интенсивности линий вместе с частотами соответствующих переходов молекулы из одного состояния в другое, также они специфичны для каждой молекулы и отличаются настолько, насколько отличаются отпечатки пальцев людей. Средний уровень измерения неопределенности интенсивностей линий обычно достигал, как в экспериментах, так и в теории, всего 5-20%, и лишь в особых случаях интенсивности линий можно было измерить или рассчитать с погрешностью менее 1%.
Однако ученым РАН удалось повысить точность измерений до 0,001 или 0,1%. Такая точность необходима для приложений спектроскопии в области количественного анализа состава газовых смесей. Это значительно повлияет на исследования в области экологии, климатологии, дистанционного контроля технологических процессов и поиска внеземных цивилизаций путем обнаружения экзопланет с подходящей для жизни атмосферой. Высокоточные значения интенсивности линий также могут оказаться полезными для метрологических целей – например, для создания новых стандартов температуры и давления, основанных на частотных измерениях.
Для того чтобы подтвердить высокую точность проведенных расчетов, международные лаборатории провели собственные независимые исследования – измерили интенсивность линий молекулы угарного газа в ближнем инфракрасном диапазоне с максимально возможной точностью методом российских ученых. Для этого были использованы четыре различных по физическому принципу метода измерения, каждому из которых потенциально присущи различные систематические ошибки. Полученные результаты согласуются друг с другом на уровне 1‰ при среднем отклонении от теории 0,6‰, а по наиболее точно измеряемым линиям – 0,4‰. Эти совпадения позволяют говорить о минимально возможной погрешность расчета интенсивности линии, которая достигла менее десятой доли процента, что на порядок меньше предшествующих достижений.
Сейчас авторы исследования предлагают использовать метод измерения в качестве внутренних спектроскопических эталонов для повышения точности измерений. В перспективе подобная точность расчетов будет распространена на все атмосферные молекулы.
Источник: Научная Россия
распечатать статью
