Récemment, une équipe de recherche dirigée par le professeur Pan Jianwei et le professeur Zhao Bo de l’Université des sciences et technologies de Chine (USTC) de l’Académie chinoise des sciences (CAS), a utilisé la magnéto-association adiabatique pour créer un gaz ultrafroid de triatomique. molécules à haute densité d’espace de phase à partir d’un mélange dégénéré de molécules de 23Na40K et d’atomes de 40K pour la première fois. Ce travail a été publié dans La science.
L’utilisation de molécules ultrafroides hautement contrôlables dans la simulation de réactions chimiques complexes permet une étude approfondie de systèmes complexes. Le refroidissement direct des molécules ultra-froides est difficile en raison de la complexité des niveaux d’énergie vibrationnelle et rotationnelle dans les molécules.
Une méthode a été proposée pour convertir de manière cohérente des atomes ultrafroids en molécules ultrafroides. Des molécules diatomiques, qui bénéficient d’une densité d’espace de phase élevée et d’une basse température et peuvent être transférées de manière cohérente à l’état fondamental à l’aide d’un laser, ont été créées à l’aide de la résonance de Feshbach.
Après avoir réussi à créer des molécules diatomiques ultrafroides, les chercheurs ont discuté de la possibilité d’utiliser une conversion cohérente pour produire des molécules triatomiques ultrafroides. En 2019, une équipe de l’USTC a observé la résonance de Feshbach entre les molécules ultrafroides de 23Na40K et les atomes de 40K.
Sur cette base, l’association de molécules triatomiques ultra-froides dans les mélanges de molécules de 23Na40K et d’atomes de 40K a été réalisée à l’aide d’impulsions de radiofréquence par des chercheurs de l’USTC et de l’Institut de chimie du CAS. Cependant, en raison de la courte durée de vie et de la faible efficacité de conversion des molécules triatomiques, seules des preuves d’association par la perte de molécules diatomiques et d’atomes ont pu être obtenues.
Pour détecter directement les molécules triatomiques, les chercheurs ont préparé un mélange dégénéré quantique de molécules à l’état fondamental 23Na40K et d’atomes 40K.
Ils ont créé pour la première fois un gaz moléculaire triatomique ultrafroid avec une densité d’espace de phase élevée en augmentant progressivement le champ magnétique à travers une résonance de Feshbach entre les molécules de 23Na40K et les atomes de 40K, ce qui leur a permis de transférer de manière adiabatique l’état de diffusion des molécules de 23Na40K et des atomes de 40K vers l’état lié des molécules triatomiques.
De plus, les chercheurs ont dissocié les molécules triatomiques en molécules et atomes libres par dissociation radiofréquence (rf) et ont acquis le spectre de dissociation des molécules triatomiques, réalisant ainsi la détection directe des molécules triatomiques. Les résultats ont montré que la densité de l’espace de phase du gaz triatomique obtenu est supérieure d’environ 10 ordres de grandeur à celle des molécules triatomiques créées par d’autres méthodes.
La création de gaz triatomiques ultrafroids jette les bases de la simulation de l’étude à trois corps en physique quantique, et la densité élevée de l’espace de phase permet la création de condensats de Bose-Einstein de molécules triatomiques.
Plus d’information:
Huan Yang et al, Création d’un gaz ultrafroid de molécules triatomiques à partir d’un mélange atome-molécule diatomique, La science (2022). DOI : 10.1126/science.ade6307