Поле

Nature, том 614, страницы 59–63 (2023 г.) Процитировать эту статью

11 тысяч доступов

4 цитаты

67 Альтметрика

Подробности о метриках

Резонансы рассеяния являются важным инструментом управления взаимодействиями ультрахолодных атомов и молекул. Однако ожидается, что обычные резонансы рассеяния Фешбаха1, которые широко изучались на различных платформах1,2,3,4,5,6,7, не будут существовать в большинстве ультрахолодных полярных молекул из-за быстрой потери, которая происходит, когда две молекулы сближаются на расстоянии близкое расстояние8,9,10. Здесь мы демонстрируем новый тип резонанса рассеяния, универсальный для широкого круга полярных молекул. Так называемые полевые резонансы11,12,13,14 возникают при рассеянии молекул, одетых в микроволновое излучение, из-за стабильных макроскопических тетрамерных состояний в межмолекулярном потенциале. Мы идентифицируем два резонанса между молекулами натрия и калия в ультрахолодном основном состоянии и используем микроволновые частоты и поляризации для настройки частоты неупругих столкновений на три порядка величины, от унитарного предела до значительно ниже универсального режима. Полевой резонанс обеспечивает ручку настройки для независимого управления упругим контактным взаимодействием и диполь-дипольным взаимодействием, которое мы наблюдаем как изменение скорости термализации. Наш результат обеспечивает общую стратегию резонансного рассеяния между ультрахолодными полярными молекулами, которая открывает путь к реализации диполярных сверхжидкостей15 и молекулярных супертвердых тел16, а также к сборке ультрахолодных многоатомных молекул.

Ультрахолодные полярные молекулы с настраиваемыми дипольными моментами обеспечивают мощную платформу для квантового моделирования17,18, квантовых вычислений19,20 и ультрахолодной химии21. Резонансы рассеяния являются давно востребованными инструментами в этих системах, которые сыграли важную роль в экспериментах с ультрахолодными атомами для контроля контактного взаимодействия и создания сильно коррелированных квантовых фаз22, а также для создания ультрахолодных двухатомных молекул1. Было предсказано, что независимый контроль над контактными и дальнодействующими взаимодействиями в ультрахолодных молекулах позволит реализовать новые квантовые явления, такие как экзотические самосвязанные капли и сверхтвердые квантовые фазы16. Более того, измерения резонансов рассеяния обеспечивают точную основу для расчета поверхности потенциальной энергии молекул3,21 и открывают новый путь в управляемой квантовой химии5.

Резонанс рассеяния возникает, когда состояние рассеяния сильно взаимодействует с квазисвязанным состоянием. В зависимости от того, находится ли квазисвязанное состояние в том же или другом канале, чем канал рассеяния, резонанс классифицируется как резонанс формы или резонанс Фешбаха соответственно. Резонансы формы и Фешбаха наблюдались при столкновениях атом-молекула и молекула-молекула путем сканирования энергии столкновения с использованием молекулярных лучей при температурах кельвина и субкельвина21,23,24,25,26. В ультрахолодном (субмикрокельвиновом) режиме резонансы рассеяния часто индуцируются внешним электромагнитным полем, которое смещает относительную энергию между квазисвязанным состоянием и состоянием рассеяния1. Магнитно перестраиваемые резонансы Фешбаха наблюдались при столкновениях между слабосвязанными молекулами Фешбаха2,4, а недавно и между молекулами NaLi в основном спин-триплетном состоянии6. Однако схема магнитной настройки, необходимая для резонансов Фешбаха, требует ненулевого электронного спина и, следовательно, вряд ли найдет применение для двухщелочных молекул в основном спин-синглетном состоянии. Спин-синглетное абсолютное основное состояние двухщелочных молекул представляет особый интерес, поскольку это единственное долгоживущее состояние, в котором молекулы обладают сильными электрическими диполь-дипольными взаимодействиями (ДДИ). Более того, не ожидается, что резонансы Фешбаха возникнут между молекулами в основном состоянии при наличии почти универсальной потери из-за высокой плотности тетрамерных состояний вблизи порога столкновения и механизмов потери, связанных со столкновительными комплексами8,9,10. Таким образом, общий метод реализации столкновительных резонансов ультрахолодных диполярных молекул остается открытым.