Une équipe de chercheurs de l'Université Harvard a mis au point un moyen de refroidir des molécules polyatomiques non linéaires à des températures extrêmement froides. Dans leur article publié dans la revue Science , le groupe décrit sa méthode et les utilisations possibles de celle-ci. Eric Hudson avec l'Université de Californie, Los Angeles, a publié un article Perspective dans le même numéro décrivant l'histoire de plusieurs décennies de travail impliqué dans la tentative de refroidissement de molécules complexes, et décrit également le travail de l'équipe en Californie.

Comme le note Hudson, les premières vraies percées dans le refroidissement de molécules complexes à des températures extrêmement basses ont eu lieu au cours des 30 dernières années, à commencer par une équipe qui a mis au point une technique consistant à tirer des lasers de manière dispersée sur une particule pour réduire sa chaleur. Ils ont remporté un prix Nobel pour leurs efforts. Hudson le décrit comme un peu comme tirer des balles de ping-pong sur une boule de bowling pour la ralentir. Comme le temps passait, les chercheurs ont affiné la méthode pour l'utiliser sur des molécules de plus en plus complexes, dont la plupart étaient des gaz.

Dans les années récentes, l'accent de ces efforts s'est tourné vers des molécules non gazeuses compliquées. L'équipe de ce nouvel effort a étendu cette recherche en démontrant le refroidissement par laser de la molécule polyatomique non linéaire CaOCH 3 le long d'une seule dimension d'un faisceau laser, jusqu'à une température de ~700 mK. Ils ont également montré que l'utilisation de la technique permettait un refroidissement déterministe séparé de deux isomères de spin nucléaire.

La technique consistait à appliquer une combinaison d'applications de spectroscopie rotationnelle-vibrationnelle sur les transitions d'états moléculaires. De telles transitions impliquent la mesure des changements dans les états de rotation et de vibration d'une molécule. Notamment, lorsque de telles transitions se produisent, ils peuvent soit absorber, soit émettre des photons avec une fréquence proportionnelle aux différences de niveaux d'énergie.

Hudson suggère que le travail prouve qu'il est possible de refroidir au laser des molécules polyatomiques non linéaires à des températures extrêmement froides, lequel, note-t-il, est susceptible d'ouvrir la porte à un nouveau refroidissement tridimensionnel d'une variété d'objets quantiques. Il suggère en outre que la nouvelle technique est susceptible d'être utilisée dans des ordinateurs quantiques avancés, dispositifs de chronométrage et chimie.

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