亚稳态yawentai
原子、分子中的一种特殊激发态。其寿命比一般激发态长得多(在10-3秒数量级或更长)。由量子力学知,原子、分子可处于一系列能量状态中,或称能级。这些能级一般来说是不连续的,其最低能级叫基态,其余的能级叫激发态。通常原子、分子都处于基态。但若受到某种激励,吸收了外界能量,就会跃迁到激发态。原子、分子在这种状态都是不稳定的,不会停留很长时间,而将以某种方式释放出多余的能量跃迁到能量较低的状态或基态,因此原子、分子处于某一激发态都有其平均寿命τ,其值由理论或实验给出(理论上τ为自发发射概率的倒数),一般在10-8秒数量级左右。但也有一些激发态的寿命特别长,这些相当于半稳定的中间状态,就叫亚稳态。
原子的亚稳态往往是较低的激发态,如氦原子的23S态和21S态,其寿命都大约在3×10-3秒量级。存在亚稳态的原因,是它们不能通过电偶极辐射而跃迁到较低能级,或者说,跃迁是禁戒的。原子、分子可能是从较高能级跃迁、或通过碰撞到达亚稳态。处于亚稳态的原子、分子则多半是通过碰撞放出激发能而返回低能级或基态。亚稳态的存在与应用,对于激光的形成是至关重要的(见激光)。亚稳态的寿命长,谱线自然宽度就特别窄,可用于精密测量兰姆移位、里德伯常数,检验量子电动力学理论的正确性。对亚稳态的研究在天文上也很重要,地球高层大气稀薄,平均碰撞间隔时间比亚稳态寿命还长,这些亚稳态于是也会辐射发光。北极光和南极光特有的绿色,很可能是氧原子亚稳态辐射所致。