論文の概要: Quantum suppression of cold reactions far from the s-wave energy limit
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2208.07725v3
- Date: Mon, 26 May 2025 14:06:16 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-05-28 14:37:17.979375
- Title: Quantum suppression of cold reactions far from the s-wave energy limit
- Title（参考訳）: s波エネルギー限界から離れた低温反応の量子的抑制
- Authors: Or Katz, Meirav Pinkas, Nitzan Akerman, Ming Li, Roee Ozeri,
- Abstract要約: 我々は、多成分波状態における化学反応を抑制する量子干渉の最初の観測を報告する。
結果は、超低温限界を超える化学反応性の重要なメカニズムとして量子干渉を確立する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.426312217102122
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Quantum effects in chemical reactions are most pronounced at ultracold temperatures, where only a few partial waves contribute. While interference among many partial waves is theoretically expected to persist at higher temperatures, direct evidence for such quantum effects in reactive processes has been lacking. Here, we report the first observation of quantum interference suppressing a chemical reaction in the multi-partial-wave regime: resonant charge exchange between a single $^{87}$Rb atom and its parent ion $^{87}$Rb$^+$. Using quantum-logic detection on a single atom-ion pair and a calibrated in-situ measurement of Langevin collision probabilities, we benchmark the thermally averaged reaction rate against both classical and quantum predictions. We find that the reaction rate is suppressed by over an order of magnitude relative to the classical expectation, despite occurring in the millikelvin temperature regime (more than three orders of magnitude above the $s$-wave threshold), where more than a dozen partial waves contribute. These results establish quantum interference as a key mechanism in chemical reactivity beyond the ultracold limit and offer a platform for probing coherent quantum effects in atom-ion reactions where \textit{ab initio} methods remain intractable.
- Abstract（参考訳）: 化学反応における量子効果は、一部の部分波のみが寄与する超低温において最も顕著である。
多くの部分波間の干渉は理論上は高温で持続することが期待されているが、反応過程におけるそのような量子効果の直接的な証拠は欠如している。
本稿では、多成分波状態における化学反応を抑制する量子干渉の最初の観測を報告する: 1つの$^{87}$Rb原子とその親イオンである$^{87}$Rb$^+$との共鳴電荷交換。
単一原子-イオン対の量子ロジック検出とランゲヴィン衝突確率のその場測定を用いて、古典的および量子的予測の両方に対して温度平均化反応速度をベンチマークする。
ミリケルビン温度条件($s$-waveしきい値より3桁以上高い)で1ダース以上の部分波が寄与しているにもかかわらず、反応速度は古典的な予想に比べて1桁以上抑制されている。
これらの結果は、超低温限界を超える化学反応性の鍵となるメカニズムとして量子干渉を確立し、 \textit{ab initio} 法が難解な原子イオン反応においてコヒーレントな量子効果を示すための基盤を提供する。
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