1 / 28

Лапинов А.В. , ИПФ РАН , Н.Новгород Левшаков С.А. , ФТИ РАН, С.Петербург

ФФК 2010 С-Петербург. Прецизионная спектроскопия межзвездных молекул и поиск m e /m p вариаций. Лапинов А.В. , ИПФ РАН , Н.Новгород Левшаков С.А. , ФТИ РАН, С.Петербург Козлов М.Г. , СПбИЯФ РАН, Гатчина Molaro P., INAF, Trieste Grabow J.-U., University of Hannover

arav
Download Presentation

Лапинов А.В. , ИПФ РАН , Н.Новгород Левшаков С.А. , ФТИ РАН, С.Петербург

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. ФФК 2010 С-Петербург Прецизионная спектроскопия межзвездных молекул и поиск me/mpвариаций Лапинов А.В., ИПФ РАН, Н.Новгород Левшаков С.А., ФТИ РАН, С.Петербург Козлов М.Г., СПбИЯФ РАН, Гатчина Molaro P., INAF, TriesteGrabow J.-U., University of Hannover Henkel C., MPIfRA, Bonn Guarnieri A., University of Kiel Sakai T., NRO, Nobeyama

  2. The 155+9? reported interstellar and circumstellar molecules (June 2010) http://www.cv.nrao.edu/~awootten/allmols.html , http://www.astrochymist.org/astrochymist_ism.html Molecules with Two Atoms CH CNCH+OHCOH2SiO CSSOSiSNSC2NOHCl NaCl AlCl KCl AlF PNSiCCP NHSiNSO+CO+HF LiH?SH FeO?N2CF+ O2 PO AlO Molecules with Three Atoms H2O HCO+HCNOCSH2SHNCN2H+C2HSO2HCOHNOHCS+ HOC+c-SiC2MgNCC2SC3CO2CH2C2ONH2NaCN N2O MgCNH3+SiCNAlNCSiNC HCP CCP AlOH Molecules with Four Atoms NH3H2CO HNCOH2CSC3NHNCSHOCO+l-C3HC3O HCNH+H3O+C3S c-C3HC2H2HCCNH2CNc-SiC3CH3C3N-PH3?HCNOC4? HOCN? HSCN Molecules with Five Atoms HC3NHCOOH CH2NHNH2CNH2CCOC4HSiH4c-C3H2CH2CNC5SiC4l-C3H2CH4HC2NCHNC3H2COH+C4H-CNCHO Molecules with Six Atoms CH3OHCH3CNHCONH2CH3SHC2H4C5HCH3NC?HC2CHO l-H2C4HC3NH+C5NHC4H HC4Nc-H2C3O CH2CNH C5N-Molecules with Seven Atoms HCOCH3 CH3C2HCH3NH2CH2CHCNHC5NC6Hc-C2H4OCH2CHOH C6H- Molecules with Eight Atoms HCOOCH3CH3C3N C7HCH3COOHCH2OHCHO HC6HH2C6CH2CHCHOCH2CCHCN NH2CH2CN Molecules with Nine Atoms CH3CH2OHCH3CH2CN CH3OCH3HC7NCH3C4HC8H CH3CONH2C8H-CH2CHCH3 Molecules with Ten Atoms (CH3)2CO HOCH2CH2OH NH2CH2COOH? CH3CH2CHO CH3C5N Molecules with Eleven Atoms HC9NCH3C6H C2H5OCHO Molecules with Twelve Atoms C6H6 CH3OC2H5? (CH2OH)2CO? C3H7CN Molecules with Thirteen Atoms : HC11N

  3. Общее количество идентифицированных молекул (начало работы новых инструментов) by M.Guelin, HighRus-2006

  4. Lapinov et al. 1998 Astron. & Astrophys. 336, 1007 Одновременные карты G261.64-2.09 на 0.8мм с одинаковой диаграммой Line ν(MHz) μ0(D) τ(=A-1) n*(cm-3) Eup(K) CS(7-6) 342882.85484(82) 1.958(5) 20.0min 1.1x107 65.8 CO(3-2) 345795.98985(16) 0.10980(3) 4.7days 3.1x104 33.2

  5. Темные облака (места, где рождаются звезды типа Солнца)– уникальные физические лаборатории Крайне низкие Тk~10K и плотности n(H2)~104…105 cm-3 Радиационное время жизни Переход Частота τ(=A-1) CO J=1–0 115 ГГц 162 дня NH3(1,1) 24 ГГц 69 дней HC3NJ=2–1 18 ГГц 30 дней HCN J=1–0 87 ГГц 12 часов Характерная частота столкновений молекул n(H2)10-10cm3/s~10-6…10-5 s-1 или ~ 1 раз в несколько дней B68, оптика J.F. Alves, C.J. Lada & E.A. Lada2001 Nature 409, 159

  6. Location Pico Veleta, Sierra Nevada, 45km from Granada, Spain, Long: 3°23’33.7”(W), Lat: 37°03’58.3”(N), Alt: 2920m (eQqN=275.7±1.4kHz, CN=4.7±0.3kHz)

  7. Прецизионная спектроскопия С18О J=1–0 и J=2–1 C18O J=1–0 :νcal=109782.17580(15)MHz, σV=0.40м/с C18O J=2–1 :νcal=219560.35782(26)MHz, σV=0.36м/с

  8. Особенности спектроскопии с провалом Лэмба BWO P~1мТорр Second harmonics detector Lamb W.E. 1963 3rd Int.Conf.Quant.Electr., Paris Lamb W.E.1964 Phys.Rev.134,1429 MacFarlane R.A., Bennett W.R., & Lamb W.E. 1963 Appl. Phys. Lett. 2, 189 Дрягин Ю.А. 1970 Изв. вузов: Радиофизика XIII, 141 Точность центра линии (Landman et al. 1982 ApJ 261, 732):

  9. Прецизионная субдоплеровская спектроскопия OCS G.Yu.Golubiatnikov, A.V.Lapinov, A.Guarnieri, R. Knöchel, 2005 J.Molec.Spectrosc. 234, 190Precise Lamb-dip measurements of millimeter and submillimeter wave rotational transitions of 16O12C 34S ТОР25 – SciDir2005 Важнейшие результаты РАН 2005 г. (Секция 5) Все частоты <500 ГГц измерены с точностью  1кГц, в диапазоне 0.89 – 1.1 ТГц – с точностью РАД: ~10 кГц Основные результаты: Получена линейка частот с периодом 12 ГГц. Достигнутая точность расчета: 0.1 – 0.4 кГц для частот <500 ГГц 0.4 – 3.0 кГц для частот < 1ТГц (сдвиг давлением в OCS J=3–2 < 6 кГц/Торр, De Vreede et al. 1988) Учтено уширение мощностью ( Uehara & Shimoda 1971 Бакланов, Титов 1975 )

  10. Основные результатыспектроскопии 13CO 1) Показана независимость константы сверхтонкого расщепления от J; получено превосходное согласие CIиз провалов Лэмба с пуч- ковыми результатами для J=1; повышена точность определения CI a Ozier, Lawrence & Ramsey 1968: MBMR b Meerts, de Leeuw & Dymanus 1977: MBER cCazzoli, Puzzarini & Lapinov 2004: Lamb-dip Важность учета сверхтонкого расщепления: J=1–0 1.5CI=49кГц 133м/с J=2–1 2.5CI=82кГц 111м/с Vth(Tk=10K)=126м/с 2) Получена точность предсказания вращательного спектра 13CO  1 кГц (1) во всем диапазоне < 1 ТГц (V  1м/с для ν<1.5 ТГц)

  11. Профили линий изотопологов СО в темных облаках без внутренних источников (использование прецизионных частот для диагностики внутренних движений)

  12. Lapinov 2006 SPIE Proceedings 6580, 6858001 Радиоастрономическая спектроскопия H15NC Определение частоты H15NCJ=1-0: Лабораторные измерения: 88 865.692(26)МГц Lovas F.J., 2004 (Saykally et al. 1976, Ohio Symposium #31) 88 865.715(40)МГц Pearson et al. 1976 88 865.709(45)МГц Maki et al. 2001 Радиоастрономические оценки: 88 865.6964(26)МГц (9 темных облаков) 88 865.6954(44)МГц (23темных облака)

  13. Lapinov 2006 SPIE Proceedings 6580, 6858001 Радиоастрономическая спектроскопия H15NC Определение частоты H15NCJ=1-0: Лабораторные измерения: 88 865.692(26)МГц Lovas F.J., 2004 (Saykally et al. 1976, Ohio Symposium #31) 88 865.715(40)МГц Pearson et al. 1976 88 865.709(45)МГц Maki et al. 2001 Радиоастрономические оценки: 88 865.6964(26)МГц (9 темных облаков) 88 865.6954(44)МГц (23темных облака) H.Bechtel (MIT)измеренияв струе: 88 865.6966(14)МГц 88 865.6958(8)МГц (Global B, D, H fit)

  14. Одинаковы ли всюду частоты молекул?Насколько универсальны свойства Вселенной в разных областях? Можем ли мы обнаружитьнебольшие отличияизмеряя спектры разноготипа переходов?

  15. Объекты исследования – плотные холодные ядра темных облаков на дозвездной стадии Чувствительность сдвигов линий к отношениюμ=me/mp vib /vib = 0.5 / rot /rot = 1.0 / HCO+ inv /inv = 4.5 / CO CS CCS N2H+ NH3 Flambaum V.V., Kozlov M.G., 2007, Phys. Rev. Lett., v.98, p.240801 HCN NH3 N2D+ Возможность вариаций me/mp: HC3N HCN Olive K.A., Pospelov M., 2008, Phys. Rev. D., v.77, p.043524 105 cm-3 N2H+ Гравитационное смещение частоты ν=ν0/(1+z), z=GM/c2R 2,000 AU 104 cm-3 5,000 AU Для g=GM/R2=9.81м/cz=7.0x10-10, или 0.21м/с 7,000 AU Для n0=105см-3, r0=0.1пк z=1.0x10-11, или 0.003м/с Для n(r)= n0(r0/R)2, R=1пк z=2.8x10-11, или 0.008м/с 15,000 AU

  16. double-well potential of the inversion vibrational mode of NH3 N U(x) H H H H N H N H H H H 10-4 eV H  1.3 cm H x H N E=23.3K inv /inv = 4.5 / NH3 J,K=1,1 inv=23694.495487(48)MHz 18 hf components, σV=0.61m/s S.G.Kukolich, 1967, Phys.Rev. 156, 83 E=22.1 K

  17. Сверхтонкая структура HC3N rot /rot = 1.0 / E=2.6 K J F – J F Frequency(MHz) shift(km/s) σV=2.8m/s 2 1 – 1 1 18198.37461(17) -35.54874(9) 2 1 – 1 2 18197.07688(17) -14.16804(7) 2 3 – 1 2 18196.31047(17) -1.54098(2) 2 2 – 1 1 18196.21694(17) 0.00000(0) 2 1 – 1 0 18195.13615(17) 17.80653(4) 2 2 – 1 2 18194.91922(17) 21.38070(6) E=1.3 K HC3N J=1–0 data: de Zafra R.L., 1971 ApJ 170, 165 eQqN, CN data: R.L.DeLeon andJ.S.Muenter, 1985, J.Chem.Phys. 82, 1702 E=0 K

  18. Searching for chameleon-like scalar fields with the ammonia method2010, Astron.Astrophys., v.512, A44; v.524, A32S.A.Levshakov, P.Molaro, A.V.Lapinov, D.Reimers, C.Henkel, T.Sakai S.A.Levshakov, A.V.Lapinov, C.Henkel, P.Molaro, D.Reimers, M.G.Kozlov, I.I.Agafonova 32m MEDICINA (Bologna) Italy NH3 HC3N 100m EFFELSBERG (Bonn) Germany NH3 HC3N 45m NOBEYAMA (NRAO) Japan NH3 N2H+ Vrot–Vinv

  19. Результаты измерений NH3(1,1) и HC3N(2-1) в L1512 V(HC3N) – V(NH3) = 26.5  1.2 m/s

  20. Результаты измерений NH3(1,1) и HC3N(2-1) в L1498 V(HC3N) – V(NH3) = 27.3  1.6 m/s V(HC3N) – V(NH3) = 24.7  1.5 m/s

  21. Воспроизводимость измерений в 2009 и 2010 гг: Vrot /c= -1.0 / Vinv /c= -4.5 / /=0.3(Vrot -Vinv)/c Среднее по 12 источникам: V = 27.7  3.8stat  2.8sys m/s / = (2.6  0.4stat  0.3sys)10-8

  22. Примерыизмеренныхпрофилей HCN при разном спектральном разрешении (IRAM Newsletters 54, 2002 | Выбор источников из Fuller & Myers 1993 ApJ 418, 273: NH3, HC3N)

  23. Исследования внутренней структуры темного облака L1512 (0,0): V(HC3N) – V(NH3) = 26.5  1.2 m/s 10 points: V(HC3N) – V(NH3) = 26.6  2.8 m/s

  24. Зависимость измеренной ширины линии в NH3 (1,1) от ширины в HC3N J=2-1. Видно, что все источники соответствуют случаю, промежуточному между турбулентным и чисто тепловым.

  25. Определение кинетической температуры и турбулентной скорости

  26. Sensitivity of microwave spectra of deuterated ammonia to the variation of the electron-to-proton mass ratio2010, J. Phys. B., v.43, A44M.G. Kozlov, A.V. Lapinov, S.A.Levshakov

  27. Заключение Если бы доплеровский сдвиг частот вращательных линий HC3N J=2–1 относительно инверсионного перехода NH3(1,1) действительно составлял ΔV=Vrot–Vinv=(27.7±3.8stat±2.8sys) м/с, то из измерений на 100м радиотелескопе в Эффельсберге мы могли бы предполагать Δμ/μ=(μobs–μlab)/μlab=(2.6±0.4stat±0.3sys)·10-8. Однако, на основании измерений на NRO-45m в HC3N J=5–4 и NH3(1,1) в L1498, давших Vrot–Vinv=–0.1±2.8 м/с, а также измерений на 32м зеркала в Медичинев HC3N J=2–1 и NH3(1,1) в L1498 и L1512, давших Vrot–Vinv=–2.4±4.0м/с и +0.5±3.2 м/с, можно заключить, что для разницы |ΔV|<3 м/с мы имеем |Δµ/µ|<3·10-9, что на три порядка точнее, чем космологические оценки параметра µ. Иногда бывает, что “high precision” не тождественна “high accuracy”:

More Related