Коллективная монография, написанная ведущими специалистами из Италии, Англии, Дании, СССР, США, Франции, отражает современный уровень исследований в области неравновесной колебательной кинетики, причём освещаются как теоретические, так и экспериментальные аспекты проблемы. Рассмотрение ведётся применительно к таким важным проблемам, как физика мощных молекулярных лазеров, лазерохимия, плазмохимия, новые методы разделения изотопов.

Для научных работников и аспирантов, специализирующихся в области физической и химической кинетики, квантовой электроники, молекулярной физики, физики и химии плазмы, а также в различных смежных областях, например, в физике атмосферы, физической газодинамике.

Колебательная кинетика — это один из разделов физико-химической кинетики, который изучает неравновесные распределения молекул по их внутренним колебательным степеням свободы и временную эволюцию этих распределений в процессе релаксации. Исследование колебательной кинетики насчитывает уже шестидесятилетнюю историю. Весь этот период можно условно разбить на три этапа, каждый из которых характеризуется определёнными методами и объектами экспериментальных исследований, а также разработкой теоретических проблем колебательной релаксации. На первом этапе в 30-е годы были заложены основы теории колебательной релаксации и создана релаксационная теория распространения звука в молекулярных газах, т. е. теория, описывающая малые отклонения от равновесия. Здесь следует сказать, что вообще наиболее детально разработанным разделом физической (в том числе и колебательной) кинетики является кинетическая теория газовых систем, находящихся вблизи состояния термодинамического равновесия. Для этого случая развиты общие методы решения кинетических задач, использование которых позволило, например, детально изучить явления переноса.

Однако развитие науки и техники поставило перед физической кинетикой новые задачи. Так, разработка колебательной кинетики на втором этапе, в 40—50-е годы, связана в основном с исследованием процессов в ударных волнах, где возникают условия, далёкие от равновесия. В теории колебательной релаксации в этот период был получен целый ряд важных результатов: усовершенствован расчёт вероятностей колебательных переходов при столкновениях, изучены процессы колебательно-поступательного и колебательно-колебательного обмена энергией в чистых газах и смесях, рассмотрена роль источников колебательно-возбуждённых молекул, разработана теория термической диссоциации. Результаты двух этапов исследований суммированы в обзорах […] и монографиях […].

Третий этап в изучении колебательной кинетики, начавшийся в середине 60-х годов, связан с развитием таких областей, как квантовая электроника, плазмохимия и лазерная химия, физика атмосферы, газодинамика. При этом главный акцент был перенесён на исследование далёких от равновесия режимов релаксации, при которых запас колебательной энергии молекул значительно превосходит равновесное значение, соответствующее относительно низкой температуре поступательных степеней свободы. В таких условиях релаксационные процессы приводят к ряду принципиально новых интересных эффектов. Одним из них является эффект Тринора, связанный с сильным перезаселением высоковозбуждённых состояний молекул при VV-обмене. В результате этого эффекта доля высоковозбуждённых реакционноспособных молекул может быть выше больцмановской на много порядков. Это позволяет, в частности, использовать системы с сильной колебательно-поступательной неравновесностью для осуществления быстрых и селективных химических реакций. В настоящее время такая ситуация была реализована в плазме электрических разрядов различного типа, что позволило с высокой эффективностью осуществить ряд важных химических процессов, в том числе диссоциацию углекислого газа и синтез окислов азота […]. Следует отметить, что неравновесные реакции указанного типа характеризуются заметным изотопическим эффектом, о чём идёт речь в гл. 9 данной монографии.

При изучении колебательной релаксации в рассматриваемых сильнонеравновесных условиях важную роль играют два различных аспекта — динамический, основанный на анализе элементарных актов столкновения и имеющий целью нахождение сечений или констант скоростей переходов с колебательных уровней молекул, и статистический, в котором вычисляются неравновесные распределения по колебательным уровням и их влияние на различные физико-химические свойства среды.

В настоящее время на русском языке имеется несколько книг, в которых суммируются исследования по этим двум аспектам колебательной релаксации, выполненные на упомянутом выше третьем этапе развития колебательной кинетики […]. Однако исследования здесь продолжают активно развиваться, и поэтому, на наш взгляд, несомненный интерес для широкого круга специалистов будет представлять предлагаемый русский перевод книги, отражающей состояние колебательной кинетики к середине 80-х годов. На английском языке эта книга вышла в издательстве «Шпрингер» как 39-й том известной серии «Достижения современной физики» (Topics in Current Physics), Инициатор её написания и редактор — профессор университета в г. Бари (Италия) Марио Капителли, известный в широких научных кругах специалист в области плазмохимии, возглавляющий сложившуюся сейчас в Италии научную школу по исследованию релаксационных процессов в сильно неравновесной низкотемпературной плазме. Предлагаемая читателю книга является коллективной монографией; для написания её М. Капителли пригласил 19 ведущих специалистов из шести стран. Хотя такого рода книги и имеют типичный недостаток, связанный с различными подходами разных соавторов к подаче материала и разной стилистикой его изложения, они обладают и несомненными достоинствами, а именно они дают высококвалифицированное изложение весьма широкого круга проблем с привлечением авторов, специализирующихся в отдельных областях. Именно таковой и является данная книга, содержащая 10 обзоров по взаимосвязанным проблемам, относящимся к колебательной кинетике.

Книга предназначена для научных работников и аспирантов, специализирующихся в области физической и химической кинетики, квантовой электроники, молекулярной физики, физики и химии плазмы, а также в различных смежных областях, например, в физике атмосферы, физической газодинамике.

Перевод выполнили С. А. Нестер (предисловие, гл. 1, 2, 4, 5, 7, 8, 11) и д-р физ.-мат. наук А. А. Фридман (гл. 3, 6, 9, 10)…

Предисловие редакторов перевода
Б. Ф. Гордиец
В. Д. Русанов

Книги на ту же тему

1. Методы расчёта электронно-колебательных спектров многоатомных молекул, Грибов Л. А., Баранов В. И., Новосадов Б. К., 1984
2. Кинетика и термодинамика химических реакций в низкотемпературной плазме, Полак Л. С., ред., 1965
3. Физика химически активной плазмы, Русанов В. Д., Фридман А. А., 1984
4. Плазмохимические реакции и процессы, Полак Л. С., ред., 1977
5. Химия плазмы. Вып. 17, Смирнов Б. М., ред., 1993
6. Химия плазмы. Вып. 3, Смирнов Б. М., ред., 1976
7. Химия плазмы. Вып. 6, Смирнов Б. М., ред., 1979
8. Химия плазмы. Вып. 10, Смирнов Б. М., ред., 1983
9. Химия плазмы. Вып. 11, Смирнов Б. М., ред., 1984
10. Газовые лазеры, Мак-Даниель И. У., Нигэн У. Л., ред., 1986
11. Релаксационные процессы в ударных волнах, Ступоченко Е. В., Лосев С. А., Осипов А. И., 1965
12. Процессы столкновений в ионизованных газах, Мак-Даниель И., 1967
13. Сечения возбуждения атомов и ионов электронами: сводка формул и таблицы для определения сечений электрон-атомных столкновений и вероятностей радиационных переходов, Вайнштейн Л. А., Собельман И. И., Юков Е. А., 1973
14. Прикладная физика атомных столкновений. Плазма, Барнет К., Харрисон М., 1987
15. Медленные атомные столкновения, Никитин Е. Е., Смирнов Б. М., 1990
16. Возбуждённые частицы в химической кинетике, Бамфорд К., Типпер К., ред., 1973
17. Вычислительные методы в физике атомных и молекулярных столкновений, Олдер Б., Фернбах С., Ротенберг М., ред, 1974
18. Частично ионизованные газы, Митчнер М., Кругер Ч., 1976
19. Низкотемпературная плазма. Т. 18: Высокоэнергетические процессы обработки материалов, Солоненко О. П., Алхимов А. П., Марусин В. В., Оришич A. M., Рахимянов Х. М., Салимов Р. А., Щукин В. Г., Косарев В. Ф., 2000
20. Низкотемпературная плазма. Т. 12: Плазмохимический синтез ультрадисперсных порошков и их применение для модифицирования металлов и сплавов, Сабуров В. П., Черепанов А. Н., Жуков М. Ф., Галевский Г. В., Крушенко Г. Г., Борисов В. Т., 1995
21. Статистическая теория плазменно-молекулярных систем, Климонтович Ю. Л., Вильхельмссон X., Якименко И. П., Загородний А. Г., 1990