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天体物理环境中分子光谱的准确建模需要详细了解碰撞能量转移过程，由于量子机械计算的计算复杂性，对于较大的分子，较重的弹丸和较高的碰撞能量，这仍然是一个重大挑战。本论文通过开发和应用混合量子/经典理论（MQCT）来应对这一挑战，这是一种混合方法，结合了内部分子运动的量子机械处理与自由转化程度的经典描述。首先通过详细研究ND 3 + D 2系统中的旋转能量转移来验证该方法，这表明了与完全量子结果的极好的一致性，同时提供了显着的计算优势。在新版本的MQCT代码中制定并实现了计算状态到国家过渡矩阵的替代方法，从而提高了复杂散射计算的计算效率。mqct扩展到天文学重要的H 2 O + H 2系统，迄今为止最全面的计算，包括200个水的旋转状态和H 2的旋转状态至𝑗= 10，以达到12,000 cm -1的碰撞能量。这项工作大大扩展了现有的碰撞数据库，并对高度激发的H 2分子进行了首次详细分析。结果表明，H 2 O中旋转过渡的速率系数随着H 2的旋转激发而增加，通常超过地面值的速度，在高温天体物理环境中对水进行建模的至关重要信息。系统分析方法来表征碰撞能量转移，这表明横截面的值不仅与能量差距δ𝐸相关，而且与量子数δ𝑗和δ𝜏的变化相关。这项工作中为H 2 O + H 2生成的状态转型速率系数的数据库是对天体物理群落使用的分子数据集的重要贡献。这项工作促进了MQCT作为一种功能强大且具有计算有效的工具，用于研究复杂的分子碰撞系统，这些工具具有完整的量子方法，可以促进在不同天体物理环境中建模分子碰撞的能力。
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