激光冷卻和再平衡方案。圖片來源：《自然》（2022）DOI： 10.1038/s41586-022-04620-5
哈佛大學的一個研究小組已經(jīng)開發(fā)出一種方法，通過在三維空間中捕獲和冷卻超冷多原子分子來創(chuàng)建超冷多原子分子。在他們發(fā)表在《自然》雜志上的論文中，該小組描述了他們的技術和可能的應用。
正如研究人員所指出的那樣，激光冷卻在許多科學領域取得了進步 – 例如，它使中性原子的玻色 – 愛因斯坦凝聚計算成為可能。在這項新的努力中，激光冷卻首次用于制造超冷多原子分子。
冷卻在物理和化學中如此有效的原因是它降低了分子的復雜性，特別是化學反應的復雜性。冷卻分子的傳統(tǒng)方法是將激光照射在原子上以冷卻它們，并通過關聯(lián)來冷卻由它們形成的分子。另一種方法涉及使用化學品。雖然激光冷卻已被證明是一種重要的工具，但在嘗試獲得雙原子分子的3D控制時，它可能會出現(xiàn)問題。在這項新的努力中，研究人員通過使用磁光阱（MOT）克服了這一障礙，MOT是一種使用激光冷卻和磁性元件來創(chuàng)建可用于冷卻原子等物體的阱式裝置。
在他們的工作中，研究人員首先生產(chǎn)CaOH分子，然后將其冷卻至2 K。接下來，使用反向傳播激光進一步冷卻分子。然后，它們被放置在配備六個經(jīng)過特殊調諧的激光束的MOT中。最后一步涉及關閉磁場并應用“光學糖蜜”來進一步冷卻分子 – 這冷卻了3D分子。最終結果是分子冷卻至僅110μK。
研究人員表示，他們的方法為涉及多原子分子研究和量子模擬的新工作打開了大門。他們還認為，這可能會導致研究更復雜和錯綜復雜的反應的新方法。他們接下來計劃用CaOH分子加載光學鑷子，并測量它們中任何兩個之間存在的量子門耦合。
更多信息：Nathaniel B. Vilas等人，多原子分子的磁光捕獲和亞多普勒冷卻，Nature（2022）。DOI： 10.1038/s41586-022-04620-5
期刊信息：《自然》
