The quantum mechanics of rotating and translating molecules: Semi-classical treatment. —I.

Summary

The emergence by classical computer simulation of defintive evidence for statistical correlation between molecular rotation and translation leads to a new appraisal of the quantum structure of rotational absorption in the microwave and far infrared. The classical correlation implies that the accepted theory of «pure rotational» quantum absorption is only a first approximation. The translation of a molecule in some environments affects its own quantized absorption due to rotation. The number of allowed quantum transitions is increased from the accepted theoretical ΔJ=±1 to ΔJ=±1, ±2, ±3 for all dipolar molecules. These results are obtained using group theory, which also predicts that translation rotation effects increase the number of allowed transitions for eachJ quantum number and therefore affect the intensity distribution of the absorption lines. These results modify fundamentally the accepted theory of quantized rotation. Theoretically, the well-known δJ=1 distribution is supplemented by further distributions at δJ=2 and δJ=3.

Riassunto

Il fatto che sia emessa una prova definitiva con simulazione al computer classica per la correlazione statistica tra la rotazione molecolare e la traslazione porta ad una nuova valutazione della struttura quantistica dell’absorbimento rotazionale nelle microonde e nel lontano infrarosso. La correlazione classica implica che la teoria accettata di un absorbimento quantistico «rotazionale puro» sia solo una prima approssimazione. La traslazione di una molecola in alcuni ambienti influenza il proprio absorbimento quantizzato a causa della rotazione. Il numero di transizioni quantistiche permesse è aumentato dal valore teorico accettato ΔJ=±1 a ΔJ=±1, ±2, ±3 per tutte le molecole dipolari. Questi risultati sono ottenuti usando la teoria di gruppo che prevede anche che gli effetti della rotazione di traslazione aumentino il numero di transizioni permesse per ciascun numero quanticoJ e che quindi influenzino la distribuzione d’intensità delle linee di absorbimento. Questi risultati modificano fondamentalmente la teoria accettata della rotazione quantizzata. Teoricamente la distribuzione ben nota a ΔJ=1 è integrata da altre distribuzioni a ΔJ=2 e ΔJ=3.

Резюме

С помощью классического компьютерного моделирования обнаружено подтверждение статистической коррельции между молекульрными вращением и трансляцией. Этот результат приводит к новой оценке квантовой структуры ротационного поглощения в микроволновой и далекой инфракрасной областях. Классическая корреляция подразумевает, что принятая теория «чистого ротационного⩉ квантового поглощения представляет только первое приближение. Трансляция молекулы в некоторой окружающей среде изменяет квантованное поглоцение, вследствие вращения. Число разешенных квантовых переходов увеличивается от теоретической величины ΔJ=±1 до ΔJ=±1, ±2, ±3 для всех диполчных молекул. Эти результаты получены, использыя теорию групп, которая также предсказывает, что эффекты трансляции и вращения увеличивают число разрешенных переходов для каждого квантового числаJ и, следовательно, изменяют распределение интенсивности для для яиний поглощения. Полученные результаты существенно видоизменяют принятую теорию квантованного вращения. Теоретически хорошо известное ΔJ=1 распределение дополяется распределениями ΔJ=2 и ΔJ=3.