Artykuł \"Theory Untangles the High-Resolution Infrared Spectrum of the ortho-H2-CO van der Waals Complex\" ukazał się 1 czerwca w prestiżowym tygodniku \"Science\". Głównym autorem publikacji jest dr hab. Piotr Jankowski z Wydziału Chemii UMK, a współautorami - prof. Robert McKellar z National Research Council w Ottawie (Kanada) oraz prof. Krzysztof Szalewicz z Uniwersytetu Delaware(USA).

Artykuł dotyczy badań słabo związanego kompleksu cząsteczek wodoru i tlenku węgla (CO). Ten z pozoru prosty układ cieszy się zainteresowaniem, zwłaszcza astrofizyków, ponieważ cząsteczka CO jest uważana za molekularną sondę warunków panujących w kosmosie. Z obserwacji widma cząsteczek CO otoczonych przez cząsteczki wodoru (H2), można pośrednio uzyskać informację o ilości i rozkładzie wodoru w kosmosie oraz o warunkach tam panujących.

Jak w rozmowie z PAP wyjaśnił Piotr Jankowski, z obserwacji promieniowania pochodzącego z wybranego obszaru przestrzeni (np. sąsiedztwa gwiazd) lub pochłoniętego w jakimś obszarze (np. w obłokach międzygwiezdnych) możemy się dowiedzieć, jakie występują tam cząsteczki oraz wyciągnąć wnioski o warunkach tam panujących - temperaturze i gęstości.

Problemem jednak jest to, że najbardziej rozpowszechniony we Wszechświecie pierwiastek - wodór - występuje najczęściej w postaci cząsteczek dwuatomowych. \"Są one bardzo trudne do obserwacji w tym zakresie widma, z którego możemy się dowiedzieć, jak cząsteczki się obracają (rotują). A to widma rotacyjne dostarczają nam wielu unikalnych informacji o warunkach, w których znajduje się cząsteczka. Tymczasem cząsteczka CO - druga pod względem ilości we Wszechświecie - jest stosunkowo łatwa do obserwacji. Można więc obserwować widmo jej promieniowania, zaburzone przez obecność H2, i pośrednio wyciągnąć wnioski o ilości wodoru\" - wyjaśnił PAP Piotr Jankowski. Jednak do opracowania takich danych doświadczalnych potrzebne są badania teoretyczne, których elementem jest omawiana praca.

Badania naukowców - jak poinformował toruński uniwersytet - polegały na bardzo dokładnym, czysto teoretycznym opisie sposobu oddziaływania cząsteczek H2 i CO, a następnie obliczeniu teoretycznego widma oscylacyjno-rotacyjnego dla kompleksu. Wyniki te porównano z widmem doświadczalnym, które zostało zarejestrowane 14 lat temu, ale ze względu na jego złożoność nie zostało wcześniej zinterpretowane. Pozwoliło to zrozumieć strukturę tego widma i dostarczyło wielu informacji, które mogą być wykorzystane m.in. w astrofizyce.

Rozważane cząsteczki H2 i CO mogą też tworzyć słabo związane kompleksy H2-CO, które posiadają swoje własne, specyficzne widmo. Na razie w odległych częściach Wszechświata nie udało się zaobserwować tego kompleksu. Dzięki badaniom opublikowanym w \"Science\" zawężony będzie obszar poszukiwań takich kompleksów w widmie, a teoretyczny model umożliwi również interpretację takich wyników. Jak zaznacza dr Jankowski, są duże szanse, że kompleksy H2 i CO występują powszechnie we Wszechświecie.

\"Precyzja uzyskanych wyników, bezprecedensowa dla tej wielkości układu, ilustruje ogromny potencjał współczesnych metod teoretycznych, które mogą efektywnie wspomóc, a niekiedy nawet zastąpić, badania doświadczalne\" - skomentowano na stronie UMK.

Dr hab. Piotr Jankowski jest adiunktem w Zakładzie Chemii Kwantowej UMK. Głównym obszarem jego zainteresowań naukowych jest teoretyczny opis słabych oddziaływań międzycząsteczkowych, zwanych też oddziaływaniami van der Waalsa, w tym zastosowanie metod teoretycznych do przewidywania wyników eksperymentów spektroskopowych. Prace dr. hab. Piotra Jankowskiego w tej dziedzinie stanowią zalążek nowej dziedziny fizyki i chemii, którą można nazwać spektroskopią obliczeniową. Na tym polu współpracuje z kilkoma znanymi ośrodkami naukowymi na świecie, w tym z grupą prof. Krzysztofa Szalewicza z Uniwersytetu Delaware (USA).

PAP - Nauka w Polsce

lt/ agt/