İterbiyum oksit (YbO), lantanit grubuna ait ağır bir metal olan iterbiyumun oksijenle oluşturduğu iki atomlu bir moleküldür. Bu tür moleküller, hem temel fizik araştırmaları hem de astrофiziksel gözlemler açısından önem taşımaktadır. Ancak YbO'nun spektroskopik özelliklerini doğru biçimde belirlemek, molekülün karmaşık elektronik yapısı nedeniyle zorlu bir görev olmuştur.
Yeni çalışmada araştırmacılar, Fourier dönüşümlü mikrodalga spektroskopisi (FTMW) ile daha önceki yakın kızılötesi kemilüminesans verilerini bir araya getirdi. Bu iki farklı tekniğin kombinasyonu, 174YbO için dönme sabitleri ve merkezkaç bozunma sabitlerinin çok daha hassas biçimde ölçülmesini sağladı.
Çalışmanın en dikkat çekici bulgularından biri, molekülün titreşim enerji düzeylerindeki beklenmedik düzensizliklerdir. Normal koşullarda bir molekülün titreşim düzeyleri belirli bir kurala göre sıralanır; ancak YbO'da birden fazla uyarılmış elektronik hal, temel elektronik halin düşük enerjili titreşim seviyeleriyle enerjetik olarak örtüşmektedir. Bu durum, düzeylerin birbirine karışmasına ve titreşim aralıklarında bozulmalara neden olmaktadır.
Araştırmacılar bu etkileşimi modellemek için Morse potansiyelini temel alan bir matris yaklaşımı geliştirdi. Modelde hem temel halin hem de etkileşime giren uyarılmış hallerin titreşim düzeyleri aynı anda ele alındı; elektronik Hamiltonian matris elemanları aracılığıyla bu haller arasındaki karışma nicel olarak hesaplandı. Titreşim düzeyi örtüşmeleri sayısal yöntemlerle çözüldü.
Çalışma aynı zamanda 172YbO ve 176YbO izotopologları üzerinde de FTMW ölçümleri gerçekleştirdi. Farklı nükleer kütlelere sahip bu moleküller üzerindeki ölçümler hem elde edilen sabitleri bağımsız biçimde doğruladı hem de nükleer boyut farklılıklarından kaynaklanan Born-Oppenheimer sapma etkilerinin incelenmesine olanak tanıdı. Bu tür sapmalar, ağır çekirdekli moleküllerde elektronik ve nükleer hareketlerin tam anlamıyla birbirinden ayrılamadığını göstermektedir.
Sonuç olarak bu çalışma, YbO'nun temel hal spektroskopik parametrelerini önemli ölçüde iyileştirirken molekülün neden bu denli karmaşık bir spektrum sergilediğini de açıklayan kapsamlı bir model ortaya koymuştur. Elde edilen veriler, gelecekteki teorik hesaplamalar ve olası astrоfiziksel uygulamalar için sağlam bir referans noktası sunmaktadır.