激光冷卻和再平衡方案。圖片來(lái)源：《自然》（2022）DOI： 10.1038/s41586-022-04620-5
哈佛大學(xué)的一個(gè)研究小組已經(jīng)開(kāi)發(fā)出一種方法，通過(guò)在三維空間中捕獲和冷卻超冷多原子分子來(lái)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(shù)和可能的應(yīng)用。
正如研究人員所指出的那樣，激光冷卻在許多科學(xué)領(lǐng)域取得了進(jìn)步 – 例如，它使中性原子的玻色 – 愛(ài)因斯坦凝聚計(jì)算成為可能。在這項(xiàng)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(xué)中如此有效的原因是它降低了分子的復(fù)雜性，特別是化學(xué)反應(yīng)的復(fù)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(guò)關(guān)聯(lián)來(lái)冷卻由它們形成的分子。另一種方法涉及使用化學(xué)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(shí)，它可能會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。在這項(xiàng)新的努力中，研究人員通過(guò)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(lái)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(lái)，使用反向傳播激光進(jìn)一步冷卻分子。然后，它們被放置在配備六個(gè)經(jīng)過(guò)特殊調(diào)諧的激光束的MOT中。最后一步涉及關(guān)閉磁場(chǎng)并應(yīng)用“光學(xué)糖蜜”來(lái)進(jìn)一步冷卻分子 – 這冷卻了3D分子。最終結(jié)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(kāi)了大門(mén)。他們還認(rèn)為，這可能會(huì)導(dǎo)致研究更復(fù)雜和錯(cuò)綜復(fù)雜的反應(yīng)的新方法。他們接下來(lái)計(jì)劃用CaOH分子加載光學(xué)鑷子，并測(cè)量它們中任何兩個(gè)之間存在的量子門(mén)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》
