微波与亚毫米波分子跃迁及其对基本常数的依赖
原子物理
2016-10-26 v1 宇宙学与河外天体物理
高能物理 - 唯象学
核理论
摘要
微波与亚毫米波分子在近简并转动能级间的跃迁、隧穿跃迁以及混合隧穿-转动跃迁的频率对精细结构常数α和电子质子质量比μ的值表现出极高的灵敏度。本综述总结了量子力学计算这些跃迁对α和μ微小变化的灵敏度系数的理论背景，研究对象为通常在银河系及河外源中观测到的若干分子，并讨论了通过精确实验室测量分子静止频率与天文对应频率的比较来检验基本常数空间和时间不变性的可能性。特别考虑了处于Π电子基态的双原子自由基CH、OH、NH+和线性多原子自由基C3H，以及多原子分子NH3、ND3、NH2D、NHD2、H2O2、H3O+、CH3OH和CH3NH2的隧穿和隧穿-转动模式。结果表明，灵敏度系数强烈依赖于相应跃迁的量子数。这可用于在全宇宙范围内以约10^-9的史无前例灵敏度检验爱因斯坦等效原理，该灵敏度比当前对α和μ宇宙学变化的约束（Δα/α < 10^-6，Δμ/μ < 10^-7）低两到三个数量级。
引用
@article{arxiv.1304.4510,
title = {Microwave and submillimeter molecular transitions and their dependence on fundamental constants},
author = {M. G. Kozlov and S. A. Levshakov},
journal= {arXiv preprint arXiv:1304.4510},
year = {2016}
}
备注
29 pages, 8 figures, 8 tables; Annalen der Physik (in press)