Une impulsion de radiofréquence permet l’association de molécules triatomiques dans des atomes ultrafroids. 23Na40K + 40K Gaz
Le système à trois corps est déjà formidable en physique classique, sans parler du système à trois corps à l’état quantique. Mais que se passerait-il si les scientifiques pouvaient synthétiser des molécules triatomiques sous contraintes quantiques ? Cela pourrait servir de plate-forme appropriée pour étudier la surface d’énergie potentielle à trois corps, qui est importante mais difficile à calculer.
Récemment, les professeurs PAN Jianwei et ZHAO Bo de l’Université des Sciences et Technologies de Chine (USTC), en collaboration avec le professeur BAI Chunli de l’Institut de Chimie de l’Académie des Sciences de Chine, ont trouvé des preuves solides de l’association de molécules triatomiques après l’application d’une impulsion de radiofréquence (rf) à un mélange ultra-froid de molécules triatomiques. 23Na40K et 40K près de la résonance de Feshbach. Les travaux ont été publiés dans le journal Nature.
Le refroidissement direct de molécules triatomiques est extrêmement difficile en raison des niveaux d’énergie vibratoires et rotationnels complexes des molécules. L’équipe a donc adopté une approche différente en combinant des atom with diatomic molecules to yield ultracold triatomic molecules. However, due to the weak coupling strength, an atom–diatomic-molecule Feshbach resonance should be introduced in order to enhance molecular association, which is challenging owing to the complexity and intricacy of Feshbach resonance.
In this work, researchers tuned the Feshbach resonance by applying external rf fields and successfully coupled the triatomic bound state and atom-diatomic-molecule scattering state.
The association of triatomic molecules was evidenced by rf loss spectrum: the rf spectrum displayed additional loss with fewer 23Na40K molecules in the system, and the loss of 23Na40K indicated the formation of triatomic molecules. Although the triatomic molecules had a short lifetime, the association signal could still be obtained, as was one advantage of rf pulse.
By analyzing the rf spectrum, researchers estimated the binding energy of triatomic molecule by adopting a universal relation close to the resonance point. The result demonstrated a strong binding derived from the interaction between the scattering state and the bound state.
This work pioneered the association of triatomic molecules and paved the way for ultracold chemical physics and quantum simulation with molecules.
Reference: “Evidence for the association of triatomic molecules in ultracold 23Na40K + 40K mixtures” by Huan Yang, Xin-Yao Wang, Zhen Su, Jin Cao, De-Chao Zhang, Jun Rui, Bo Zhao, Chun-Li Bai & Jian-Wei Pan , 9 February 2022, Nature.
DOI: 10.1038/s41586-021-04297-2
