由東京都立大學、理化研究所和哥德堡大學組成的研究小組首次觀察到一種被稱為“遞歸熒光”的發光現象,這種現象發生在外層空間等真空中的孤立分子中。

當分子吸收光時,內部電子進入高能狀態(電子激發態)。當這些電子返回到較低能態(電子基態)時,它們會以光(熒光)的形式發出多餘的能量。然而,在許多情況下,受激電子的能量瞬間轉換為分子的振動能(內轉換),並且能量繼續轉移到周圍的物質,導致不發光。

另一方面,如果分子周圍處於類似外太空的真空中,則內部轉換產生的振動能量無法傳遞到周圍物質並積聚在分子中。此時,振動能轉換為電子能(逆內轉換),當能量回到較低狀態時,就會發出光(逆向熒光)。這種逆熒光的存在早在30多年前就被預測到了,但當時很難為分子創造一個孤立的環境,也沒有發現可以證實逆熒光的現象。

先前的研究推測,具有六個線性鍵合碳原子的負離子分子會發出逆向熒光。在這項研究中,研究小組使用一種名為“靜電離子存儲環”的裝置來限制幾種最多含有6個碳原子的分子負離子,並用高靈敏度的光電探測器觀察到這些離子發出的發光。結果,我們成功地僅檢測到具有 6 個碳原子的離子的逆向熒光。

人們認為逆熒光發生在許多分子中,希望將來能夠闡明其性質的細節,並闡明分子和電子之間觀察到的能量交換。此外,預計通過研究外層空間的可見光將發現新的星際分子。

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