Физики научились останавливать тяжелые нейтральные молекулы
Физики из коллаборации NL−eEDM смогли остановить и поймать в ловушки молекулы фторида стронция с помощью штарковского замедлителя на основе бегущей волны. Развитая ими техника позволит останавливать тяжелые нейтральные молекулы, которые невозможно поймать другими методами. Это может быть полезно для экспериментов, проверяющих фундаментальные физические законы. Исследование опубликовано в Physical Review Letters.
Тяжелые двухатомные молекулы интересуют ученых как квантовые системы, в которых можно проверять основы фундаментальной физики. К числу таких исследований относится поиск электрического дипольного момента электрона и нарушения четности. Спектры молекул — это, как правило, главный источник подобной информации, однако, для того чтобы точность эксперимента была высока, желательно, чтобы молекулы были пойманы в ловушки или хотя бы существенно замедленны.
В случае тяжелых нейтральных молекул таких условий сложно добиться традиционными методами, например, лазерным охлаждением, в силу их большой инерции и нулевого заряда. Поэтому физики придумали метод штарковского торможения, в основе которого лежит эффект возникновения поправок к энергетическим уровням атомов и молекул, помещенных в электрическое поле (эффект Штарка). В случае, если свободно распространяющаяся молекула влетает в наведенное поле, она приобретает штарковские поправки ценой кинетической энергии. Быстрое выключение поля приводит к рассеянию этой энергии, и, следовательно, к торможению. Разместив серию электродов на пути молекул, и включая, и выключая их в правильной последовательности, можно останавливать нейтральные молекулы.
Самые тяжелые молекулы, которые удавалось остановить таким методом, — это CH3F и O2. Вместе с тем, физиков интересует замедление молекул тяжелых щелочноземельных моногалогенидов, таких, как фториды стронция и бария (SrF и BaF). Их штарковское торможение требует гораздо более длинных замедлителей, которые, однако, не обладают достаточной стабильностью, поскольку для эффективного торможения переключение электродов в них должно быть очень хорошо согласовано со скоростью молекул.