Per la prima volta, un team guidato dal Prof. Jian-Wei Pan e dal Prof. Bo Zhao presso l'Università della Scienza e della Tecnologia della Cina, hanno osservato con successo risonanze di dispersione tra atomi e molecole a temperature ultra basse, gettare luce sulla natura quantistica delle interazioni atomo-molecola che finora sono state discusse solo in teoria. Queste osservazioni sono di grande aiuto nell'avanzamento delle molecole polari ultrafredde e della fisica chimica ultrafredda. Le nuove intuizioni informano diverse altre discipline, come la progettazione di orologi ad alta precisione, potenti microscopi, bussole biologiche e computer quantistici super potenti.

Il campo della fisica chimica, una sottocategoria della chimica quantistica, si è concentrata da tempo sulla comprensione delle interazioni di atomi e molecole ai loro livelli di base. Nello specifico, lo scopo è stato quello di chiarire le risonanze scattering, un fenomeno quantistico notevole che dovrebbe essere una routine piuttosto che un'eccezione a temperature prossime allo zero assoluto. Specifico di questa ricerca, l'obiettivo è stato la comprensione delle risonanze di dispersione di molecole pesanti a temperature ultra-fredde, condizioni in cui le particelle si muovono così lentamente che si ha abbastanza tempo per investigare e controllare la loro struttura e il loro movimento con campi elettrici o magnetici.

Il primo studio nel suo genere è pubblicato sulla rivista Scienza questa settimana. Descrive un tipo specifico di interazione tra atomi e molecole, vale a dire potassio-40 ( ⁴⁰ K) atomi e sodio-23-potassio-40 ( ²³ N / A ⁴⁰ K) molecole. Questa interazione stava avvenendo a temperature ultra basse ed è stata manipolata da un campo magnetico. Gli autori hanno così potuto osservare le specifiche risonanze di scattering, tra i suddetti atomi e molecole, che finora era solo teorizzato.

"Le molecole sono pesanti, e la struttura del loro campo energetico è molto complessa, che può provocare una grande quantità di risonanze atomo-molecola, " secondo Bo Zhao. "La teoria non può prevedere le posizioni di queste risonanze atomo-molecola. Infatti, non è chiaro se le risonanze atomo-molecola a temperature ultra-fredde siano risolvibili e osservabili prima del nostro lavoro, " Aggiunge.

I risultati delle notizie offrono conoscenze che possono essere applicate per comprendere meglio altre interazioni atomo-molecola. Il team dell'USTC ha ideato uno strumento in grado di monitorare con precisione il comportamento delle particelle in modo che una pletora di altre interazioni e dinamiche possa essere visualizzata anziché teorizzata.

Nei loro sforzi futuri, il team mira a esplorare ancora più parametri per comprenderli. "Il prossimo passo è misurare più risonanze e cercare di capirle. La nostra speranza è collaborare con i teorici e trovare un modello accurato e predittivo in grado di comprendere e prevedere la dispersione atomo-molecola a temperature ultra basse. Questo è l'oro definitivo. di studiare le collisioni ultra-fredde che coinvolgono molecole, "Secondo Zhao.