Esquemas de enfriamiento láser CaOCH3. Crédito: Ciencias (2020). DOI:10.1126 / science.abc5357
Un equipo de investigadores de la Universidad de Harvard ha desarrollado una forma de enfriar moléculas poliatómicas no lineales a temperaturas extremadamente frías. En su artículo publicado en la revista Ciencias , el grupo describe su método y sus posibles usos. Eric Hudson de la Universidad de California, Los Angeles, ha publicado un artículo de Perspective en el mismo número que describe la historia de décadas de trabajo involucrado en el intento de enfriar moléculas complejas, y también describe el trabajo del equipo en California.
Como señala Hudson, los primeros avances reales en el enfriamiento de moléculas complejas a temperaturas extremadamente bajas se produjeron durante los últimos 30 años, comenzando con un equipo que desarrolló una técnica que implicaba disparar láseres en forma de dispersión a una partícula para reducir su calor. Ganaron un premio Nobel por sus esfuerzos. Hudson lo describe como algo así como disparar pelotas de ping-pong a una bola de boliche para reducir la velocidad. Con el paso del tiempo, los investigadores refinaron el método para usarlo en moléculas progresivamente más complicadas, la mayoría de los cuales eran gases.
En años recientes, el foco de tales esfuerzos se ha convertido en moléculas complejas que no son de gas. El equipo de este nuevo esfuerzo ha ampliado esa investigación al demostrar el enfriamiento por láser de la molécula poliatómica no lineal CaOCH. 3 a lo largo de una sola dimensión de un rayo láser, hasta una temperatura de ~ 700 mK. También demostraron que el uso de la técnica permitió un enfriamiento determinista separado de dos isómeros de espín nuclear.
La técnica implicó la aplicación de una combinación de aplicaciones de espectroscopía rotacional-vibracional en las transiciones de estados moleculares. Tales transiciones implican medir cambios en los estados rotacional y vibratorio de una molécula. Notablemente, cuando ocurren tales transiciones, pueden absorber o emitir fotones con una frecuencia proporcional a las diferencias en los niveles de energía.
Estudiantes de GSAS, Yicheng Bao (derecha) y Loic Anderegg trabajan con láseres para enfriar moléculas de CaF con láser en el laboratorio Doyle en el edificio Lyman. Crédito:Kris Snibbe / Fotógrafo del personal de Harvard
Hudson sugiere que el trabajo demuestra que es posible enfriar con láser moléculas poliatómicas no lineales a temperaturas extremadamente frías. cuales, él nota, es probable que abra la puerta a un nuevo enfriamiento tridimensional de una variedad de objetos cuánticos. Sugiere además que es probable que la nueva técnica se utilice en computadoras cuánticas avanzadas, dispositivos de cronometraje y química.
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