光熱変換マイクロ波分光法による液体・固体ヘリウム中に捕捉された分子の研究

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今年度はバルク液体He中におけるアンモニア(NH_3)のトンネル分裂(反転分裂)の観測をおこない、分子周囲のヘリウムが反転運動に与える影響を明らかにした。観測は以下のように行った。^<14>NH_3または^<15>NH_3を少量(20ppm)シードしたH:eガスを試料セル中に凝縮させ、1.4Kにて観測をおこなった。18.0GHz〜26.5GHzの領域を掃引したところ、20.57GHzおよび19.81GHzにそれぞれ^<14>NH_3および^<15>NH_3と思われるラインを観測した。これらの周波数比は19.81GHz(^<15>N)/20.57GHz(^<14>N)=96.3%であり、気相における(1,1)回転準位の分裂の周波数比95.4%とよく一致した。系の温度(1.4K)、NH_3分子の回転定数(〜10cm^<-1>)、および各回転準位の対称性を考慮に入れると、液体He中において観測可能なマイクロ波遷移は唯一、(」,K)=(1,1)回転準位のトンネル分裂の1本のみであり、その周波数は20GHz程度と予想される、いっぽう二量体およびさらに大きなクラスターの場合、トンネル分裂の大きさは3.3GHz以下と予想され、そのスペクトル・パターンも非常に複雑なものとなる。観測されたスペクトルの周波数およびパターンは、これらのラインが単量体のトンネル分裂であることを強く支持した。この結果に基づくと、液体He中におけるNH_3の反転分裂の大きさは、気相における分裂から13%減少し、周囲のヘリウムの存在により反転運動が阻害されたことを意味する。この13%という値は他の希ガス・マトリックス中における値(23%一38%)と比較して格段に小さい。