論文の概要: Vibrational Quantum States of Methanol

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2505.16262v1
• Date: Thu, 22 May 2025 05:54:53 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-05-23 17:12:48.069882
• Title: Vibrational Quantum States of Methanol
• Title（参考訳）: メタノールの振動量子状態
• Authors: Ayaki Sunaga, Tibor Győri, Gábor Czakó, Edit Matyus,
• Abstract要約: メタノール分子は、天文化学、天体物理学、基礎物理学の感度の高いプローブである。 実次元で強調される初期ポテンシャルエネルギー面(PES)と数値的に正確な量子力学の計算。 開発は、宇宙空間や精密科学実験室でメタノールを探索するために用いられる可逆プローブへの道を開く。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: The methanol molecule is a sensitive probe of astrochemistry, astrophysics, and fundamental physics. The first-principles elucidation and prediction of its rotation-torsional-vibrational motions are enabled in this work by the computation of a full-dimensional, \emph{ab initio} potential energy surface (PES) and numerically exact quantum dynamics. An active-learning approach is used to sample explicitly correlated coupled-cluster electronic energies, and the datapoints are fitted with permutationally invariant polynomials to obtain a spectroscopic-quality PES representation. Variational vibrational energies and corresponding tunnelling splittings are computed up to the first overtone of the C-O stretching mode by direct numerical solution of the (ro)vibrational Schr\"odinger equation with optimal internal coordinates and efficient basis and grid truncation techniques. As a result, the computed vibrational band origins finally agree with experiment within $5\ \text{cm}^{-1}$, allowing for the exploration of the large-amplitude quantum mechanical motion and tunnelling splittings coupled with the small-amplitude vibrational dynamics. These developments open the route towards simulating rovibrational spectra used to probe methanol in outer space and in precision science laboratories, as well as for probing interactions with external magnetic fields.
• Abstract（参考訳）: メタノール分子は、天文化学、天体物理学、基礎物理学の感度の高いプローブである。 この研究は、PES(英語版)と数値的に正確な量子力学の計算により、第一原理による回転・振動運動の解明と予測が可能となる。 アクティブラーニング手法を用いて、明示的に相関した結合クラスタ電子エネルギーをサンプリングし、データポイントに変分不変多項式を取り付けて、分光品質のPES表現を得る。 最適内部座標を用いた(ロ)振動型シュリンガー方程式の直接数値解法により、C-O伸張モードの第1オーバートンまでの変動振動エネルギーとそれに対応するトンネル分割を計算した。 その結果、計算された振動バンドの起源は最終的に5\ \text{cm}^{-1}$で実験に合意し、大振幅の量子力学運動と小振幅の振動力学と結合したトンネル分割の探索を可能にした。 これらの発展は、外空間や精密科学研究所でのメタノールの探索や、外部磁場との相互作用の探索に用いられる可視光スペクトルのシミュレーションへの道を開く。

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