論文の概要: Competing excitation quenching and charge exchange in ultracold Li-Ba$^+$ collisions
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2406.16017v1
- Date: Sun, 23 Jun 2024 05:23:59 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-06-25 19:23:47.251225
- Title: Competing excitation quenching and charge exchange in ultracold Li-Ba$^+$ collisions
- Title（参考訳）: 超低温Li-Ba$^+$衝突における励起焼成と電荷交換の競合
- Authors: Xiaodong Xing, Pascal Weckesser, Fabian Thielemann, Tibor Jónás, Romain Vexiau, Nadia Bouloufa-Maafa, Eliane Luc-Koenig, Kirk W. Madison, Andrea Orbán, Ting Xie, Tobias Schaetz, Olivier Dulieu,
- Abstract要約: ハイブリッド原子イオン系は、化学反応を研究するためのリッチで強力なプラットフォームである。
5d,2D_3/2,5/2$の準安定状態で合成された138ドルBa$+$イオンの衝突を量子縮退に近い基底状態6$Liガスで調べる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.8424060927340924
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
- Abstract: Hybrid atom-ion systems are a rich and powerful platform for studying chemical reactions, as they feature both excellent control over the electronic state preparation and readout as well as a versatile tunability over the scattering energy, ranging from the few-partial wave regime to the quantum regime. In this work, we make use of these excellent control knobs, and present a joint experimental and theoretical study of the collisions of a single $^{138}$Ba$^+$ ion prepared in the $5d\,^2D_{3/2,5/2}$ metastable states with a ground state $^6$Li gas near quantum degeneracy. We show that in contrast to previously reported atom-ion mixtures, several non-radiative processes, including charge exchange, excitation exchange and quenching, compete with each other due to the inherent complexity of the ion-atom molecular structure. We present a full quantum model based on high-level electronic structure calculations involving spin-orbit couplings. Results are in excellent agreement with observations, highlighting the strong coupling between the internal angular momenta and the mechanical rotation of the colliding pair, which is relevant in any other hybrid system composed of an alkali-metal atom and an alkaline-earth ion.
- Abstract（参考訳）: ハイブリッド原子イオン系は化学反応を研究するためのリッチで強力なプラットフォームであり、電子状態の準備と読み出しの制御に優れただけでなく、わずかな波動状態から量子状態まで、散乱エネルギーの多角的なチューニング性も備えている。
本研究では、これらの優れた制御ノブを用い、量子縮退に近い基底状態の$6$Liガスを持つ5d\,^2D_{3/2,5/2}$準安定状態において作製された1つの$^{138}$Ba$^+$イオンの衝突に関する共同実験および理論的研究を示す。
従来報告された原子-イオン混合物とは対照的に、電荷交換、励起交換、クエンチングを含むいくつかの非放射過程は、イオン-原子分子構造が本質的に複雑であるために互いに競合することを示した。
スピン軌道結合を含む高レベル電子構造計算に基づく完全量子モデルを提案する。
その結果, 内角モータと衝突対の機械的回転との強い結合が, アルカリ金属原子とアルカリ金属イオンからなる他のハイブリッド系と関係していることが明らかとなった。
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