在全球合作中，一组研究人员最近证明了一个90年历史的理论，说明了为什么彗星的头部（但从来都不是尾巴）是绿色的。
据《麻省理工学院新闻》报道，在全球合作中，一组研究人员最近证明了一个90年历史的理论，说明了为什么彗星的头部（但从来都不是尾巴）是绿色的。
该科学解释于12月21日在PNAS上发表，与分子二甲苯（C2）被阳光吹散的方式有关。故事的另一部分在于偶然发现和对光谱扰动的热爱，从最近退休的教授转变为另一代科学家。
当分子表现不佳时
作为罗伯特·W·菲尔德（Robert W. Field）实验室的麻省理工学院（MIT）的一名研究生，Jun Jiang PhD ’17正在通过使用高功率频率可调的紫外线激光刺激它来研究分子乙炔。随着乙炔吹散，产生的分子之一C2发出了几个高度激发态的光。
这些高能状态之一，即C2的C1πg状态，表现出不规则的振动能水平结构，并受到另一个神秘的电子状态的强烈扰动。换句话说，江注意到，双碳c状态中的碳碳键以一种高度不寻常的方式振动，不容易解释，就像一个孩子没有明显的理由扔发脾气。
量子力学中的入门类教授一个模型系统，讲述分子应该如何在各种情况下作用或反应。 “扰动是如此大的偏差，光谱学家经常放弃并将观察到的分子的光谱标记为“强烈扰动”，”江格说，他现在是劳伦斯·利弗莫尔国家实验室的研究人员，也是该论文的合着者。
根据菲尔德的说法，即使是物理学家格哈德·赫兹伯格（Gerhard Herzberg），他几乎都创建了小分子光谱研究的研究，并发起了为什么彗星的尾巴永远不会绿色的建议，通常会在他的研究中“为未来的研究”放弃扰动。“我开始了我的职业生涯。麻省理工学院的化学教授菲尔德（Field）说。菲尔德对分子的“不良行为”的兴趣始于40年前的一氧化碳偏差。 “当分子行为不端时，它可能会带来极大的见识。”
价孔概念
C2 c状态的扰动使研究人员远远超过了以前对分子电子结构所知的扰动，这是量子化学家发明的概念，以描述分子中电子和核之间复杂的多体相互作用。
“在麻省理工学院，我们发现C2中这些系统扰动的来源是一种新现象，我们称为’Valence-Hole Electron配置’，” Field说。
尽管其化学成分的简单性，但Dicarbon具有令人惊讶的复杂的电子结构，这表现出能量水平模式的较为异常。这些“光谱扰动”的迹象比其他简单的，教科书中有效的双原子分子（例如CO，n2和o2）中发现的迹象更加多数和复杂。
“这些特殊的，出乎意料的稳定的价孔构型引起的扰动深远影响了C2的光解离并分离性能，正如我们在PNAS纸中所示，该特性确定C2分子在彗星上的c2分子在被紫外线辐射摧毁之前在彗星上生存了多长时间，阳光，”菲尔说。 “扰动，预分离和光解离是三个光谱性的神经，解释了一个令人叹为观止的可见彗星的头部和尾巴之间的色彩差异的奥秘。 。施密特得出了有关C2激发的C状态的类似结论，因此伸出了现场，导致历史上的第一次科学家观察到了这种化学相互作用的诊断细节，这是Herzberg在1930年代在1930年代理论上的。
再次将humpty放在一起
在现场研究小组工作了七年之后，江学会学会接受了一种好奇的研究方法。 “鲍勃总是挑战我们超越对分子应如何行为的传统期望。可以学习美丽的故事，”江说。
这一发现的故事比C2更远。研究表明，价孔状态在二氮中的重要性，但是N2中该状态的高能量使得更完整的光谱研究变得困难。正如江意外发现的确定，与其他相关分子相比，二氯苯的价孔状态的光谱更容易获得，C2可以用作理解价值孔状态的破坏性影响的模型。模式和基于价孔概念的理论使破碎的碎片重新融合在一起。
也许儿童的故事与化学突破的共同点比我们想象的要多。如果意外的偏差导致对主体本质的更深入的理解，我们可能会说，不当行为只是被误解的行为。
分子像孩子一样，出于不容易明显的原因“行动”。但是，一旦我们确定了原因，这些作品就会融合在一起，讲述一个更完整的故事。
正如菲尔德所说：“大自然通过扰动留下了洞察力的洞察力。”如果我们遵循好奇心引起的，我们可以收获这些见解。
在麻省理工学院新闻的允许下重新发布。阅读原始文章。
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