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Nature 614권, 59~63페이지(2023)이 기사 인용

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측정항목 세부정보

산란 공명은 극저온 원자와 분자의 상호 작용을 제어하는 ​​데 필수적인 도구입니다. 그러나 다양한 플랫폼1,2,3,4,5,6,7에서 광범위하게 연구되어 온 기존의 Feshbach 산란 공명1은 두 분자가 가까운 거리8,9,10. 여기서 우리는 광범위한 극성 분자에 보편적인 새로운 유형의 산란 공명을 보여줍니다. 소위 장 연결 공명11,12,13,14은 분자간 전위의 안정적인 거시적 사량체 상태로 인해 마이크로파를 입은 분자의 산란에서 발생합니다. 우리는 초저온 바닥 상태 나트륨-칼륨 분자 사이의 두 가지 공명을 식별하고 마이크로파 주파수와 분극을 사용하여 비탄성 충돌 속도를 단일 한계에서 보편적 영역 훨씬 아래까지 3배로 조정합니다. 현장 연결 공진은 탄성 접촉 상호 작용과 쌍극자-쌍극자 상호 작용을 독립적으로 제어할 수 있는 튜닝 노브를 제공하며, 이는 열화 속도의 수정으로 관찰됩니다. 우리의 결과는 초저온 극성 분자 사이의 공명 산란에 대한 일반적인 전략을 제공하며, 이는 쌍극성 초유체15 및 분자 초고체16를 실현하고 초저온 다원자 분자를 조립할 수 있는 길을 열어줍니다.

조정 가능한 쌍극자 모멘트를 갖는 초저온 극성 분자는 양자 시뮬레이션17,18, 양자 계산19,20 및 초저온 화학21을 위한 강력한 플랫폼을 제공합니다. 산란 공명은 접촉 상호 작용을 제어하고 강하게 상관된 양자 위상을 생성하고 초저온 이원자 분자를 생성하기 위한 초저온 원자 실험에 필수적인 이러한 시스템에서 오랫동안 요구되는 도구입니다. 초저온 분자의 접촉 및 장거리 상호 작용에 대한 독립적인 제어는 이국적인 자기 결합 액적 및 초고체 양자 단계와 같은 새로운 양자 현상의 실현을 가능하게 할 것으로 예측되었습니다. 또한, 산란 공명 측정은 분자 포텐셜 에너지 표면3,21 계산을 위한 정확한 벤치마크를 제공하고 제어된 양자 화학5에서 새로운 경로를 엽니다.

산란 공명은 산란 상태가 준결합 상태에 강하게 결합될 때 발생합니다. 준결합 상태가 산란 채널과 동일한 채널 또는 다른 채널에 의해 호스팅되는지 여부에 따라 공명은 각각 형상 공명 또는 Feshbach 공명으로 분류됩니다. 형상 및 Feshbach 공명은 켈빈 및 켈빈 이하 온도에서 분자빔을 사용하여 충돌 에너지를 스캐닝하여 원자-분자 및 분자-분자 충돌에서 관찰되었습니다. 초저온(마이크로켈빈 미만) 영역에서 산란 공명은 종종 준결합 상태와 산란 상태 사이의 상대 에너지를 이동시키는 외부 전자기장에 의해 유도됩니다. 자기적으로 조정 가능한 Feshbach 공명은 약하게 결합된 Feshbach 분자 사이의 충돌과 최근 스핀 삼중항 바닥 상태의 NaLi 분자 사이의 충돌에서 관찰되었습니다. 그러나 Feshbach 공명에 필수적인 자기 조정 방식은 0이 아닌 전자 스핀을 필요로 하므로 스핀-단일항 바닥 상태에서 비알칼리 분자에 대한 적용을 찾을 가능성이 없습니다. 이중알카리성 분자의 스핀-단일항 절대 바닥 상태는 분자가 강한 전기 쌍극자-쌍극자 상호작용(DDI)을 특징으로 하는 유일한 수명이 긴 상태이기 때문에 특별한 관심의 대상입니다. 더욱이 Feshbach 공명은 충돌 임계값 근처의 높은 밀도의 사량체 상태와 충돌 복합체와 관련된 손실 메커니즘으로 인해 거의 보편적인 손실이 있는 상태에서 바닥 상태 분자 사이에서 발생할 것으로 예상되지 않습니다. 따라서 초저온 쌍극자 분자의 충돌 공명을 실현하는 일반적인 방법은 아직 열려 있습니다.