通过在三维空间中捕获和冷却超冷多原子分子来创建超冷多原子分子

激光冷却和再平衡方案。图片来源：《自然》（2022）DOI： 10.1038/s41586-022-04620-5

哈佛大学的一个研究小组已经开发出一种方法，通过在三维空间中捕获和冷却超冷多原子分子来创建超冷多原子分子。在他们发表在《自然》杂志上的论文中，该小组描述了他们的技术和可能的应用。

正如研究人员所指出的那样，激光冷却在许多科学领域取得了进步 - 例如，它使中性原子的玻色 - 爱因斯坦凝聚计算成为可能。在这项新的努力中，激光冷却首次用于制造超冷多原子分子。

冷却在物理和化学中如此有效的原因是它降低了分子的复杂性，特别是化学反应的复杂性。冷却分子的传统方法是将激光照射在原子上以冷却它们，并通过关联来冷却由它们形成的分子。另一种方法涉及使用化学品。虽然激光冷却已被证明是一种重要的工具，但在尝试获得双原子分子的3D控制时，它可能会出现问题。在这项新的努力中，研究人员通过使用磁光阱（MOT）克服了这一障碍，MOT是一种使用激光冷却和磁性元件来创建可用于冷却原子等物体的阱式装置。

在他们的工作中，研究人员首先生产CaOH分子，然后将其冷却至2 K。接下来，使用反向传播激光进一步冷却分子。然后，它们被放置在配备六个经过特殊调谐的激光束的MOT中。最后一步涉及关闭磁场并应用“光学糖蜜”来进一步冷却分子 - 这冷却了3D分子。最终结果是分子冷却至仅110μK。

研究人员表示，他们的方法为涉及多原子分子研究和量子模拟的新工作打开了大门。他们还认为，这可能会导致研究更复杂和错综复杂的反应的新方法。他们接下来计划用CaOH分子加载光学镊子，并测量它们中任何两个之间存在的量子门耦合。

更多信息：Nathaniel B. Vilas等人，多原子分子的磁光捕获和亚多普勒冷却，Nature（2022）。DOI： 10.1038/s41586-022-04620-5

期刊信息：《自然》