Inelastische Stoßeigenschaften von molekularen Anionen

Bereits vor mehr als 30 Jahren wurde die Existenz negativ geladener Ionen im interstellaren Medium diskutiert. Inzwischen wurden Anionen bei verschiedenen Bedingungen und in signifikanten Intensitäten im interstellaren Raum beobachtet. Daher kann davon ausgegangen werden, dass molekulare Anionen bei der physikalischen und chemischen Entwicklung mancher astronomischen Objekte, wie den kalten, dichten und diffusen molekularen Wolken eine wichtige Rolle spielen. Das Hauptziel dieses Projekts sind rechenbetonte Untersuchungen auf der Basis von Quantenstreutheorie von Stößen zwischen astrophysikalisch bedeutsamen molekularen Anionen (wie CC, CCH, CN, NCO) und atomarem Helium (He) oder atomarem bzw. molekularem Wasserstoff (H/H2). Bei den letztere handelt es sich um die häufigsten Komponenten der kalten Bereiche des interstellaren Mediums. Diese Art von theoretischen und rechenbetonten Untersuchungen helfen bei der Klärung, wie effizient die Bewegungsenergie der chemischen Projektile (He, H oder H2) in Bewegungsenergie und interne (Rotations-) Freiheitsgrade der oben genannten vier Anionen verteilt wird. Zusätzlich wird die Umverteilung der Bewegungsrichtung der beiden beteiligten Stoßpartner im Detail untersucht.

Jahrzehnte nachdem die mögliche Existenz molekularer Anionen im interstellaren Medium vorgeschlagen wurde, wurden mehrere anionische Arten im interstellaren Raum unter verschiedenen Bedingungen und in signifikanten relativen Häufigkeiten als vorhanden bestätigt. Damit ist nun gegeneb, dass molekulare Anionen in der physikalischen und chemischen Evolution mehrerer astronomischer Umgebungen, wie kalten, dichten und diffusen Molekülwolken, im Spiel sind. Der allgemeine Fokus des Projekts lag auf einer genauen rechnergestützten Untersuchung der Wechselwirkung zwischen kleinen molekularen Anionen wie CN- (das kleinste detektierte molekulare Anion) und CC- (noch nicht beobachtet, aber als eine Spezies betrachtet, die wahrscheinlich in bestimmten Regionen des interstellaren Mediums existiert) und He/H2, sowie ihrer inelastischen Kollisionen bei niedriger Temperatur. Im Allgemeinen kann die Physik auf der nanoskopischen Ebene auf einen sehr wichtigen Parameter konzentriert werden, der als Geschwindigkeitskonstante bezeichnet wird und von der Temperatur abhängt. Die Ergebnisse über den CN- ermöglichten einen genauen Vergleich zwischen den Geschwindigkeitskonstanten für dieses Anion, das an niederenergetischen Kollisionen beteiligt ist, entweder mit He oder H2, wenn letzteres sich in seinem niedrigsten, nicht rotierenden inneren Zustand befindet. Die gewonnenen Erkenntnisse helfen, die alte Hypothese zu widerlegen, nach der die He-Atomspezies auch dazu verwendet werden kann, Kollisionen mit nicht-rotierendem H2 nachzuahmen. Eine genaue Untersuchung der Interaktion zwischen CC- und He wurde ebenfalls durchgeführt.