論文の概要: Observation of trap-assisted formation of atom-ion bound states

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2208.06904v3
• Date: Thu, 4 May 2023 18:29:11 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-05-08 17:41:46.188982
• Title: Observation of trap-assisted formation of atom-ion bound states
• Title（参考訳）: トラップ支援による原子イオン結合状態の観察
• Authors: Meirav Pinkas, Or Katz, Jonathan Wengrowicz, Nitzan Akerman, and Roee Ozeri
• Abstract要約: 極低温の87$Rb原子と8.8$Sr$+$イオンとの弱い結合分子状態の観察について報告する。 境界状態は二元衝突で効率的に形成でき、非弾性過程の速度を高めることができることを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Pairs of free particles cannot form bound states in elastic collision due to momentum and energy conservation. In many ultracold experiments, however, the particles collide in the presence of an external trapping potential which can couple the center-of-mass and relative motions and assist the formation of bound-states. Here, we report on observation of weakly bound molecular states formed between one ultracold $^{87}$Rb atom and a single trapped $^{88}$Sr$^+$ ion in the presence of a linear Paul trap. We show that bound states can form efficiently in binary collisions, and enhance the rate of inelastic processes. By observing electronic spin-exchange rate, we study the dependence of these bound states on the collision energy and magnetic field and extract the average molecular binding energy $E_{\textrm{bind}}=0.7(1)$ mK$\cdot k_B$ and the mean lifetime of the molecule $\tau=0.5(1)\,\mu$s, with good agreement with molecular-dynamics simulations. Our simulations predict a highly unusual power-law distribution of molecular lifetimes with a mean that is dominated by extreme, long-lived, events. The dependence of the molecular properties on the trapping parameters opens new avenues to study and control ultracold collisions.
• Abstract（参考訳）: 自由粒子対は運動量とエネルギー保存のために弾性衝突で境界状態を形成することができない。 しかし、多くの超低温実験において、粒子は質量中心と相対運動を結合し、境界状態の形成を助ける外部トラップ電位の存在下で衝突する。 ここでは、線形ポールトラップの存在下で、1つの超低温の$^{87}$Rb原子と1つの閉じ込められた$^{88}$Sr$^+$イオンとの間に形成される弱い結合した分子状態の観察について報告する。 境界状態は二元衝突で効率的に形成でき、非弾性過程の速度を高めることができる。 電子スピン交換速度を観察することにより、衝突エネルギーと磁場に対するこれらの境界状態の依存性を調べ、平均分子結合エネルギー$E_{\textrm{bind}}=0.7(1)$mK$\cdot k_B$と分子の寿命$\tau=0.5(1)\,\mu$sを分子力学シミュレーションとよく一致して抽出する。 シミュレーションにより, 極端に長寿命な事象に支配される平均を持つ分子ライフタイムの非常に異常なパワーロー分布を予測した。 トラップパラメータに対する分子特性の依存性は、超低温衝突の研究と制御のために新しい道を開く。

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