原子和分子在极端的温度和压力下表现非常不同。虽然这种极端物质在地球上并不存在，但它在宇宙中大量存在，尤其是在行星和恒星的内部深处。了解原子在高压条件下的反应——一个被称为高能量密度物理(HEDP)的领域——给科学家提供了宝贵的见解，使他们深入了解行星科学、天体物理学、聚变能和国家安全等领域。

 

HED科学领域的一个重要问题是，在高压条件下，物质如何以不同于传统理解的方式释放或吸收辐射。

 

在一篇发表在《自然通讯、Suxing胡,一个杰出的科学家和HEDP理论组的组长罗彻斯特大学的实验室激光能量(米歇尔),与同事一起从米歇尔和法国,有应用物理理论和计算来预测两个新现象——的存在种间辐射跃迁(红外热成像)和偶极子选择的细分规则——在运输HEDP条件下辐射的原子和分子。这项研究增强了对HEDP的理解，并可能导致更多关于恒星和其他天体如何在宇宙中演化的信息。

 

什么是种间辐射跃迁(IRT)?

 

辐射跃迁是发生在原子和分子内部的物理过程，在这个过程中，它们的电子或电子可以通过辐射/发射或吸收光子，从不同的能级“跃迁”。科学家们发现，对于我们日常生活中的物质而言，这种辐射跃迁大多发生在每个原子或分子内部;电子在属于单个原子或分子的能级之间跳跃，而这种跳跃通常不会发生在不同的原子和分子之间。

 

然而，胡教授和他的同事们预测，当原子和分子被放置在高能共振条件下，并被挤压得非常紧密以至于彼此变得非常接近时，辐射跃迁可能会涉及相邻的原子和分子。

 

“也就是说，电子现在可以从一个原子的能级跃迁到相邻原子的能级，”Hu说。

 

什么是偶极子选择规则?

 

原子内部的电子具有特定的对称性。例如，“s波电子”总是球对称的，这意味着它们看起来像一个球，原子核位于原子中心;另一方面，“p波电子”看起来像哑铃。d波和其他电子态有更复杂的形状。当电子跃迁遵循所谓的偶极子选择规则，即跃迁电子的形状从横波变为纵波，从纵波变为d波等，辐射跃迁就会发生。

 

胡教授说，在正常的、非极端的条件下，“人们很难看到电子通过发射或吸收光子，在相同的形状之间跳跃，从一个横波跳到另一个横波，从一个纵波跳到另一个纵波。”

 

然而，正如胡和他的同事们所发现的那样，当物质被如此紧密地挤压到外态HED时，偶极子选择规则经常被打破。