3月15日，记者从中国科学院合肥物质科学研究院获悉，该院固体所刘晓迪研究员与国外研究团队合作，在稠密氢分子中首次观测到符合ΔJ=0拉曼选择定则、却长期未被发现的转动激发。
相关人员介绍，氢分子是量子力学中最基础、最典范的模型体系之一，其简单的二体结构为理解量子转动与振动提供了清晰的框架。根据拉曼选择定则，氢分子转动激发仅允许ΔJ=±2与ΔJ=0的跃迁。
研究团队自主搭建了高性能低波数高压低温拉曼光谱系统，在此系统上研究团队前期已进行了系列的高压氢的研究工作：获得压力至350 GPa的氢体系高压低温相图，发现了新的量子相相II’和核量子效应主导的反常相图，更新了氢和氘存在三十年的高压低温相图。
（ΔJ = 0的产生机理。左半部分是氢分子气态/流体态时转动能级图，右半部分是加压后发生固化的能极分裂示意图）
在此基础上，研究团队对系统进行进一步优化，对高压稠密氢、氘及其混合物开展了系统的压力-温度拉曼光谱测量，首次明确观测到了ΔJ=0这一“被藏起来的”激发信号。研究发现，在气态时，该激发拉曼位移为零；但在固态中，该激发拉曼位移偏离了零值。
记者了解到，该工作不仅实现了对氢分子中最后一个符合拉曼选择定则的实验观测，证明了晶体场下量子选择定则的完整表现形式，更为极端条件下基础量子体系所涌现的新颖物理现象提供了典型范例。此外，该成果还深化了对氢这一关键量子体系的理解，并为探索其他高密度分子体系中的新奇量子态提供了新的实验技术方案和理论基础。
记者 魏鑫鑫
编辑 陶娜