Une seule molécule libre dans l'espace froid se refroidira en ralentissant sa rotation - elle perdra spontanément son énergie de rotation dans les transitions quantiques, généralement une seule fois en plusieurs secondes. Ce processus peut être accéléré, ralenti ou même inversé par des collisions avec les particules environnantes.

Dans une expérience à l'anneau de stockage ultrafroid CSR, des chercheurs du MPI pour la physique nucléaire ont mesuré le taux de transitions quantiques dues aux rencontres entre molécules et électrons en mettant en contact des molécules isolées et chargées avec des électrons dans des conditions contrôlées à environ 26 Kelvin. Ainsi, ils pourraient rendre ce taux - connu uniquement par des calculs complexes jusqu'à présent - suffisamment élevé pour être enfin déterminé quantitativement dans une expérience.

Les chercheurs ont sondé l'occupation des niveaux d'énergie quantique dans les ions méthylidène (CH ⁺ ) par spectroscopie laser pendant jusqu'à 10 minutes de stockage. Comme les transitions quantiques spontanées génèrent un rayonnement électromagnétique, elles sont également liées à l'excitation du corps noir des molécules. Ainsi, les électrons entrent en compétition avec les interactions radiatives omniprésentes pour déterminer l'occupation des niveaux quantiques rotationnels dans les molécules froides. Par conséquent, les taux de changements au niveau quantique induits par les électrons sont cruciaux pour analyser les signaux faibles des molécules dans l'espace détectés par les radiotélescopes ou pour prédire la réactivité chimique dépendant du niveau dans les plasmas dilués et froids. La recherche est publiée dans Physical Review Letters . + Explorer plus loin

Utiliser des ions pour trouver des molécules