اندرکنش مولکول‌ها را می‌توان با استفاده از امواج ریزموج تنظیم کرد؛ یافته‌ای که می‌تواند برای مطالعات سیستم‌های کوانتومی بکار گرفته شود.

مولکول‌های فوق‌سرد بستر امیدوارکننده‌ای برای مطالعات مسائل بس‌-ذره‌ایِ کوانتومی، شیمی کوانتومی و رایانه‌های کوانتومی در میان سایر مسائل فراهم می‌کند. اما برای تمامی این کاربردها پژوهش‌گران نیازمند روشی جهت دستکاری اندرکنش‌های بین مولکول‌ها هستند. اکنون زو یان (Zoe Yan) از موسسه‌ی فناوری ماساچوست و همکارانش روشی را به اثبات رساندند که از ریزموج برای تنظیم اندرکنش دوقطبی مابین دو مولکول‌ سدیم پتاسیم (NaK) استفاده می‌کند [1].

این تیم گازی از مولکول‌های NaK را تا ۵۶۰ نانوکلوین سرد کرده‌ و مولکول‌ها را در پایین‌ترین حالت انرژی‌شان قرار داده‌اند. در این حالت مولکول‌ها ممان دوقطبی ندارند و تنها زمانی حضور همدیگر را حس می‌کنند که باهم برخورد کنند؛ چیزی که به ندرت رخ می‌دهد. سپس این تیم یک میدان ریزموج را (با بسامدی نزدیک به بسامد گذار بین حالات پایه و برانگیحته‌ی مولکول‌ها) به این گاز اعمال کرده‌اند. این میدان مولکول‌ها را چنان تحت تاثیر قرار داده و میدان‌ الکتریکی آن‌ها را کشیده می‌سازد که میدان هر مولکول تقریباً شبیه میدان مغناطیسی حول یک آهنربای میله‌ای کوچک می‌شود. این تغییر اندرکنش‌هایی از نوع جاذبه‌ی قوی، مابین مولکول‌ها القا می‌کند که منجر به افزایشی اساسی در آهنگ برخورد مولکول‌ها می‌شود.

به گفته‌ی یان روش آن‌ها به منظور القای اندرکنش‌های از نوع دافعه مابین مولکول‌ها نیز می‌تواند مورد استفاده قرار گیرد. چنین اندرکنش‌هایی سیستم را از برخورد‌های دو-ذره‌ای حفظ می‌کند: رویدادی که می‌تواند طول‌عمر گازهای مولکولی را به شکل قابل توجهی محدود سازد. این اندرکنش مابین مولکول‌ها را می‌توان برای ایجاد شکل‌های عجیب و غریب (همانند ابرسیال‌های توپولوژ‌یکی) از ماده با استفاده از گازهای فوق‌سرد به کار برد.

این پژوهش در مجله‌ی فیزیکال ریویو لترز انتشار یافته است.

درباره‌ی نویسنده:

کاترین رایت سردبیر مجله‌ی فیزیک است.

مرجع:

[1] Z. Z. Yan et al., “Resonant dipolar collisions of ultracold molecules induced by microwave dressing,” Phys. Rev. Lett. 125, 063401 (2020).

منبع: