Önceki dört atomlu moleküllerden 3000 kat daha soğuk olan, zayıf bağlı tetratomik moleküller, yeni geliştirilen bir "elektroassosiasyon" tekniği kullanılarak yaratıldı. 2003 yılındaki bir öneriye dayanan çalışma, çok daha büyük moleküllerin aşırı soğuk sıcaklıklarda bir araya getirilmesini mümkün kılabilir, süper akışkanlık ve süperiletkenlik üzerine çalışmalara yol açabilir ve hatta kuantum hesaplamada uygulamalar bulabilir.

2003 yılında teorik fizikçi John Bohn JILA'nın Boulder, Colorado'daki ekibi, ünlü deneycinin liderliğindeki bir ekibin parçasıydı. Deborah Jin2015 yılında ölen. Manyetik alanların ultra soğuk fermiyonik gazlar üzerindeki etkilerini araştırıyorlardı. Araştırmacılar, alanın değerini, bağlanma enerjisinin moleküllerinkine eşit olduğu Feshbach rezonansına göre ayarladıklarında, atomların zayıf bağlı diatomik moleküller oluşturduğunu keşfettiler. Bu süreç daha sonra manyetoassosiasyon olarak bilinmeye başlandı.

Daha sonra 2008 yılında Jin ve Colorado Üniversitesi'ndeki meslektaşının liderliğindeki bir ekip Haziran Ye uyarılmış Raman adyabatik geçişi (STIRAP) adı verilen üç seviyeli bir lazer soğutma tekniği kullanarak bu kırılgan dimerlerin temel durum moleküllerine dönüştüğünü gösterdi. Bu iki teknik daha sonra sayısız başka grup tarafından kuantum kimyası çalışmaları gibi çok sayıda uygulama için ultra soğuk dimerler oluşturmak amacıyla kullanıldı.

Ancak manyetoassosiasyon yalnızca manyetik dipol momentleri olan parçacıklar üzerinde çalışır; bu da onların eşlenmemiş elektronlara sahip olması gerektiği anlamına gelir. Jin'in grubu manyetik olan potasyum atomları üzerinde çalışıyordu. İki atomlu potasyum molekülleri oluşturmak üzere birleştiklerinde artık manyetik alanlara yanıt vermezler.

Neden elektroassosiasyon olmasın?

Aynı yıl Bohn ve meslektaşı Aleksandr Avdeenkov Manyetik olmayan moleküllerin bir elektrik dipol momentine sahip olmaları durumunda eşleşmelerini sağlamanın mümkün olabileceğini öne süren teorik bir makale yayınladı: "Manyetoilişki, var olan bir şeydi, bu yüzden biz de neden elektrobirleşim olmasın?" diye düşündük. Bohn şöyle diyor: "Bu konu üzerinde daha fazla düşünmedik."

Ancak 2023'te Bohn'un orijinal teklifinin değiştirilmiş bir versiyonunu kullanarak, Xin-Yu Luo Almanya'daki Max Planck Kuantum Optik Enstitüsü'nden araştırmacılar ve meslektaşları, güçlü bir şekilde bağlı, ultra soğuk sodyum potasyum moleküllerini (manyetoassosiasyon ve STIRAP tarafından üretilen) salınımlı bir harici mikrodalga alanına yerleştirdiler. Belirli alan değerlerinde, molekül çiftleri arasında daha önce görülen hiçbir şeye benzemeyen bir rezonans durumunun spektroskopik kanıtlarını buldular. Bu durumda iki molekül, kendi elektrik dipol momentleri uygulanan potansiyeli değiştirdikçe paralel olarak dans ediyordu. Ortaya çıkan etkileşim, kısa mesafelerde itici, ancak uzun mesafelerde çekiciydi; bu da bireysel moleküllerin çapından yaklaşık 1000 kat daha büyük bir bağlı durumla sonuçlandı. Ancak o zamanlar araştırmacıların elinde yalnızca devletin var olduğuna dair kanıtlar vardı; onun içine parçacık yerleştirmeye yönelik herhangi bir kontrollü araç yoktu.

Dairesel polarize mikrodalgalar

Yeni çalışmada, Çin'deki Wuhan Üniversitesi'ndeki Max Planck araştırmacıları ve meslektaşları, alanın eliptikliğini arttırmadan önce yaklaşık 100 nK sıcaklıktaki sodyum potasyum moleküllerine dairesel polarize bir mikrodalga alanı uygulayarak, bazılarını tetikleyebileceklerini buldular. tetramerler oluşturur. Ekip ayrıca tetramerleri ayrıştırmayı ve serbest bırakılan dimerlerin şekline bakarak tetramer dalga fonksiyonunu görüntülemeyi başardı. Bunu şöyle açıklıyorlar Tabiat.

Luo, "Bağlanma enerjisi radyo frekansı ölçeğindedir" diyor ve ekliyor: "Tipik kimyasal bağ enerjisinden 10 kat daha zayıf."

Araştırmacılar artık güçlü bir şekilde bağlı tetramerler oluşturmak için STIRAP'ı kullanmayı umuyorlar. Luo, bunun kolay bir iş olmayacağını söylüyor çünkü uygun bir ara enerji seviyesi gerektiriyor ve tetramerler, dimerlerden çok daha fazla enerji seviyesine sahip. Luo, "Enerji seviyeleri ormanında uygun bir durumu bulup bulamayacağımız benim için bile açık bir soru" diyor. Ancak eğer yapabilirlerse, daha büyük moleküller oluşturmak için tekniğin tekrarlanmasının heyecan verici olasılığını ortaya koyuyor.

Araştırmacılar ayrıca moleküllerini Bose-Einstein yoğunlaşmasına (BEC) doğru daha da soğutmanın yollarını arıyorlar. Daha sonra BEC durumu ile Bardeen-Cooper-Schrieffer (BCS) süperiletkenlik durumu arasındaki geçişi incelemek için güçlü bir araç haline geleceklerdi. Bu geçiş, yüksek sıcaklıkta süperiletkenliği anlamak için çok önemlidir. Böyle bir araç, fizikçilerin, mikrodalga alanını ayarlayarak, fermiyonik dimerler ve bozonik tetramerler arasındaki yoğunlaşma bileşenlerini ayarlamasına olanak tanıyacaktır. Bu onların bir BEC'yi Cooper çiftlerini destekleyen dejenere bir Fermi gazına dönüştürmelerine olanak tanıyacaktır.

Teorik tahminler sistemin gürültüye dayanıklı kübitler oluşturmak için kullanılabilecek topolojik olarak korunan Majorana sıfır modlarını desteklemesi gerektiğini öne sürdüğü için, gelecekte sistem kuantum hesaplamada bile faydalı olabilir.

Bohn, Luo ve meslektaşlarının çalışmalarını muhteşem olarak tanımlıyor ve şunu ekliyor: "Sadece iyi yapılmış olmakla kalmıyor, aynı zamanda birçok insanın uzun zamandır umduğu bir şey." Grubun 2023 tarihli makalesini okuduktan sonra, iki meslektaşıyla işbirliği yaparak teorik bir çerçeve geliştirdi. Physical Review Letters Temmuz 2023'te, grubun sonuçlarına dayalı olarak elektro-ilişkiyi gerçekleştirmek ve alanların değiştirileceği ideal hızı göstermek için. “Biz bunu yaparken onlar da deneyi zaten yapmışlardı” diyor; “Açıkçası bunu kendi başlarına gayet iyi anladılar.”

• SEO Destekli İçerik ve Halkla İlişkiler Dağıtımı. Bugün Gücünüzü Artırın.
• PlatoData.Network Dikey Üretken Yapay Zeka. Kendine güç ver. Buradan Erişin.
• PlatoAiStream. Web3 Zekası. Bilgi Genişletildi. Buradan Erişin.
• PlatoESG. karbon, temiz teknoloji, Enerji, Çevre, Güneş, Atık Yönetimi. Buradan Erişin.
• PlatoSağlık. Biyoteknoloji ve Klinik Araştırmalar Zekası. Buradan Erişin.
• Kaynak: https://physicsworld.com/a/ultracold-four-atom-molecules-are-bound-by-electric-dipole-moments/