单氟化锶磁光诱捕

时间：2021-10-07 14:24:57 来源：

用于控制用于磁光阱的一些激光器的波长的光学腔。（照片由Michael Helfenbein）

使用磁光捕获，耶鲁物理学家将单氟化锶的分子冷却至2.5千分之一的绝对零的程度，最低温度通过直接冷却分子实现。

这是官方的。耶鲁物理学家们已经冷藏了世界上最酷的分子。

有问题的微小硫化物是单氟化锶的位，通过激光冷却和分离过程将绝对零的2.5千万达到2.5千万，称为磁光捕获（MOT）。它们是通过直接冷却实现的最寒冷的分子，它们代表了可能在量子化学的区域促进新研究的物理里程碑，以测试粒子物理学中最基本的理论。

“我们可以开始学习在近乎绝对零的近期发生的化学反应，”耶鲁物理教授和主要调查员戴夫德维尔说。“我们有机会了解基础化学机制。”

该研究在本周在“自然”期刊上发表。

磁光俘获在过去一代的原子物理学家中变得普遍存在，但仅在单个原子水平。该技术使用激光同时冷却颗粒并将其固定到位。“想象一下，有一个浅碗里有一点糖蜜，”Demille解释道。“如果你把一些球滚到碗里，它们会慢下来并积聚在底部。对于我们的实验，分子就像球，并且通过激光束和磁场产生具有糖蜜的碗。“

到目前为止，分子的复杂振动和旋转对于这种捕获来说太难了。耶鲁球队的独特方法从一个相对模糊的20世纪90年代的研究论文中描述了MOT-型导致常用的静电和捕获条件的情况下的相对晦涩的研究论文。

Demille和他的同事在地下室里建立了自己的设备。它是一款精心制作的电线，计算机，电气元件，桌面镜和低温制冷装置的精心制作的多级纠结。该过程使用十几个激光器，每个激光器，每个波长控制到第九个小数点。

“如果你想在字典中拍一张高科技的东西，这就是它可能的样子，”Demille说。“这是有序的，但有点混乱。”

它用这种方式起作用：从低温室脱落的单氟化锶（SRF）脉冲以形成分子束，通过用激光推动它来减慢。“这就像试图用乒乓球慢慢慢下来，”Demille解释道。“你必须尽快做到很多次。”慢速分子进入特殊形状的磁场，其中相对的激光束沿着三个垂直轴穿过该领域的中心。这是分子被困的地方。

“量子力学使我们能够透露凉爽的东西，并施加力，使分子悬浮在几乎完美的真空中悬浮，”Demille说。

耶鲁球队为其结构简单选择了SRF - 它有效地只有一个电子在整个分子周围轨道。“我们认为最好用简单的硅藻分子开始应用这种技术，”Demille说。

该发现打开了从精密测量和量子仿真到超级粒子物理标准模型的超级测量和量子模拟的进一步实验。

本文的牵头作者是John Barry，这是一名前耶鲁研究生，现在是哈佛史密森尼的天体物理学中心。本文的其他作者是耶鲁博士后丹尼麦卡伦和研究生埃里克诺尔加德和亚特·斯坦德的研究生。

出版物：J.F. Barry等人，“磁光诱捕硅藻分子”，自然512,286-289（2014年8月21日）; DOI：10.1038 / Nature13634

图像：Michael Helfenbein.

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