Illustration des résonances de Feshbach accordables magnétiquement dans les collisions atome-molécule ultrafroides. Crédit :L'équipe de Jian-wei Pan
Pour la première fois, une équipe dirigée par le professeur Jian-Wei Pan et le professeur Bo Zhao à l'Université des sciences et technologies de Chine, ont observé avec succès des résonances de diffusion entre atomes et molécules à des températures ultra basses, mettre en lumière la nature quantique des interactions atome-molécule qui n'ont jusqu'à présent été discutées qu'en théorie. Ces observations contribuent grandement à l'avancement des molécules polaires ultra-froides et de la physique chimique ultra-froide. Les nouvelles connaissances informent plusieurs autres disciplines, comme la conception d'horloges de haute précision, microscopes puissants, boussoles biologiques et ordinateurs quantiques super puissants.
Le domaine de la physique chimique, une sous-catégorie de la chimie quantique, se concentre depuis longtemps sur la compréhension des interactions des atomes et des molécules à leurs niveaux les plus élémentaires. Spécifiquement, le but a été d'élucider les résonances de diffusion, un phénomène quantique remarquable qui devrait être une routine plutôt qu'une exception à des températures proches du zéro absolu. Spécifique à cette recherche, l'accent a été mis sur la compréhension des résonances de diffusion des molécules lourdes à des températures ultra-froides, conditions dans lesquelles les particules se déplacent si lentement que l'on a suffisamment de temps pour étudier et contrôler leur structure et leur mouvement avec des champs électriques ou magnétiques.
La première étude du genre est publiée dans la revue Science cette semaine. Il décrit un type spécifique d'interaction entre les atomes et les molécules, à savoir le potassium-40 ( 40 K) atomes et sodium-23-potassium-40 ( 23 N / A 40 K) molécules. Cette interaction se déroulait à des températures ultra-basses et était manipulée par un champ magnétique. Les auteurs ont ainsi pu observer les résonances de diffusion spécifiques, entre les atomes et molécules précités, qui n'était jusqu'à présent que théorisé.
« Les molécules sont lourdes, et la structure de leur champ énergétique est très complexe, ce qui peut entraîner une grande quantité de résonances atome-molécule, " selon Bo Zhao. " La théorie ne peut pas prédire les positions de ces résonances atome-molécule. En réalité, il n'est pas clair si les résonances atome-molécule à des températures ultra-froides sont résolubles et observables avant nos travaux, " il ajoute.
Les nouvelles découvertes offrent des connaissances qui peuvent être appliquées pour mieux comprendre d'autres interactions atome-molécule. L'équipe de l'USTC a conçu un outil capable de surveiller avec précision le comportement des particules afin qu'une pléthore d'autres interactions et dynamiques puissent être visualisées plutôt que théorisées.
Dans leurs futurs efforts, l'équipe vise à explorer encore plus de paramètres afin de les comprendre. "La prochaine étape consiste à mesurer plus de résonances et à essayer de les comprendre. Notre espoir est de collaborer avec des théoriciens et de trouver un modèle précis et prédictif capable de comprendre et de prédire la diffusion atome-molécule à des températures ultra basses. C'est l'or ultime. d'étudier les collisions ultra-froides impliquant des molécules, " selon Zhao.
