Физики впервые создали ультрахолодные молекулы калия-цезия в абсолютном основном состоянии
Слабосвязанные молекулы KCs переводятся в так называемое «абсолютное основное состояние». Автор: Physical Review Letters (2025). DOI: 10.1103/gjzh-8dsb
Исследователи из группы Ханнса-Кристофа Нэгерла впервые в мире создали ультрахолодные молекулы KCs в абсолютном основном состоянии. Начиная со смешивания облаков атомов калия и цезия, охлаждённых почти до абсолютного нуля, они смогли с помощью комбинации магнитных полей и лазерных лучей объединить пары свободно движущихся атомов в химически стабильные молекулы.
Работа опубликована в журнале Physical Review Letters.
Молекулы KCs оставались последней комбинацией щелочных элементов, которую не удавалось получить таким способом. «Калий и цезий были последними щелочными элементами, охлаждёнными до конденсата Бозе-Эйнштейна по отдельности, — говорит Шарли Бойленкамп, один из ведущих авторов исследования. — Это показывает, насколько сложно ими управлять. Охлаждать их одновременно — задача совершенно другого уровня».
Первый этап создания молекул — магнито-ассоциация, когда атомы разных элементов превращаются в слабосвязанные пары. Эти пары ещё легко разрушить. Чтобы сделать молекулы химически стабильными, их необходимо перевести в абсолютное основное состояние — состояние с наименьшей энергией.
«Магнито-ассоциированные пары и молекулы в основном состоянии — очень разные сущности, — объясняет Кшиштоф Замарски, другой ведущий автор работы. — Превращение одного в другое похоже на прыжок с шестом через каньон. Чтобы это сделать, нужно найти точку опоры для шеста».
Хотя квантовый молекулярный синтез производит лишь несколько тысяч молекул за раз и не заменит традиционную химию, у него есть важные применения. Молекулы с большим дипольным моментом, подобные KCs, взаимодействуют на больших расстояниях, имитируя электроны в твёрдых телах. Это позволяет изучать экзотические свойства материалов, такие как сверхпроводимость.
«Захват молекул в геометрии, напоминающей реальные кристаллы, даёт нам возможность непосредственно наблюдать квантовую динамику, управляющую экзотическими материалами», — говорит Ханнс-Кристоф Нэгерл.
Исследование открывает новые возможности для экспериментального квантового моделирования сложных материалов.
0 комментариев