ОБ ИНСТИТУТЕ
Институт квантовой физики создан в 2019 году на базе Иркутского национального исследовательского технического университета и служит универсальной площадкой для проведения передовых исследований в области квантовой физики, объединяя знания и опыт специалистов, работающих в ведущих российских и зарубежных научных организациях.
Приоритетом Института является проведение оригинальных исследований в области квантовой физики, ориентированных в значительной степени на решение прикладных задач в области астрофизики, физики атмосферы, газовой динамики, молекулярной физики и пр. Развитие Института должно способствовать формированию и удовлетворению запроса на фундаментальные исследования в области квантовой физики, в том числе, за счет развития школы теоретиков, создания современных лабораторий для экспериментальных исследований, укрепления сотрудничества между ведущими учеными и научными центрами.
ОТДЕЛ МОЛЕКУЛЯРНОЙ СПЕКТРОСКОПИИ
Физические колебания различной природы всегда представляли интерес для науки и техники. Наши исследования, главным образом, сосредоточены на таком важном классе колебательных систем, как молекулы. Инфракрасные спектры поглощения высокого разрешения позволяют заключить о распределении колебательно-вращательных уровней энергии и вероятностей переходов реальных молекул. Однако сами по себе спектральные линии не представляют интереса, пока они не идентифицированы, то есть до тех пор, пока их положения и интенсивности не приведены с помощью физических моделей в соответствие с характеристиками типов движения молекулы. По мере увеличения точности измерений, связанного с развитием техники эксперимента, интерпретировать наблюдаемые спектры становится все сложнее и сложнее. Эта ситуация стимулирует поиск и развитие новых методов изучения свойств колебательных систем, выходящих за рамки известных моделей. Интуитивно наиболее естественная модель внутримолекулярных движений это модель взаимодействующих ангармонических осцилляторов. Достаточно простая с физической точки зрения эта модель не допускает, однако, математически строгого решения. Частично проблема учета ангармоничности может быть решена с помощью теории возмущений. Этот классический подход прост и понятен, но его применение, как правило, ограничено первыми порядками теории, основные соотношения для которых можно найти практически в любом учебнике по квантовой механике. Определение же высших поправок зачастую затруднено в силу чрезвычайной громоздкости вычислений. В результате становится крайне сложно рассчитать частоты и интенсивности спектральных линий с той точностью, которую требуют сопоставления с опытными данными. В своих работах мы используем новый метод, который опирается на дифференциальную по константе связи формулировку квантовой теории и приводит к удивительно простым и наглядным уравнениям на искомые матричные элементы. Новый формализм позволяет сформулировать единые правила расчета наблюдаемых матричных элементов, определяющих частоты и интенсивности колебательных переходов. Новый подход, одинаково эффективный как для двухатомных, так и многоатомных молекул, оказывается свободным от проблемы лишних суммирований. Удобная рекуррентная схема и современные компьютеры позволяют оптимизировать все вычисления и резко сократить время расчета частот и интенсивностей колебательных переходов. Теперь говоря о высших приближениях, мы подразумеваем десятые и двадцатые порядки теории возмущений.
ОТДЕЛ ТЕОРЕТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ
Считается, что парниковый эффект связан с характеристиками спектров поглощения многоатомных молекул – как правило, малых газовых примесей в планетных атмосферах. Основными составляющими всех известных атмосфер небесных тел являются симметричные молекулы, не имеющие дипольно-разрешенного чисто вращательного, а в случае двухатомных молекул и колебательно-вращательного спектра поглощения. При повышенном давлении появляется индуцированное межмолекулярным взаимодействием слабое поглощение, которое может привести к парниковому эффекту. Вклад индуцированного поглощения в радиационный форсинг плотной атмосферы может составлять единицы и даже десятки Вт/м2. В условиях, характерных для атмосфер планет земной группы (включая палеоатмосферы), индуцированное поглощение и связанный с ним парниковый эффект может приводить к повышению температуры подстилающей поверхности выше точки замерзания воды. Отмечена корреляция температуры атмосферы и энергии межмолекулярной связи димеров газов, доминирующих в планетных атмосферах Солнечной системы.
В рамках данного направления оцениваются общие закономерности и особенности молекулярного состава планетных атмосфер и связанные с ними радиационные характеристики планетных систем. Обсуждается связь парниковых свойств планетных атмосфер и их устойчивости со свойствами симметрии их молекулярных составляющих.