論文の概要: Hyperfine-to-rotational energy transfer in ultracold atom-molecule collisions
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2407.08891v1
- Date: Thu, 11 Jul 2024 23:20:14 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-07-16 01:26:19.067481
- Title: Hyperfine-to-rotational energy transfer in ultracold atom-molecule collisions
- Title（参考訳）: 超低温原子-分子衝突における超微細-回転エネルギー移動
- Authors: Yi-Xiang Liu, Lingbang Zhu, Jeshurun Luke, Mark C. Babin, Timur V. Tscherbul, Marcin Gronowski, Hela Ladjimi, Michał Tomza, John L. Bohn, Kang-Kuen Ni,
- Abstract要約: 原子-分子衝突における異なる機械的自由度間のエネルギー移動は、広く研究され、広く理解されている。
ここでは,原子超微粒子から分子回転へのエネルギー移動を直接観察した。
観測により、スピンが短距離での機械的回転と結合していることが確認され、将来の理論研究のためのベンチマークが確立される。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Energy transfer between different mechanical degrees of freedom in atom-molecule collisions has been widely studied and largely understood. However, systems involving spins remain less explored, especially with a state-to-state precision. Here, we directly observed the energy transfer from atomic hyperfine to molecular rotation in the $^{87}$Rb ($|F_a,M_{F_a}\rangle = |2,2\rangle$) + $^{40}$K$^{87}$Rb (in the rovibronic ground state $N=0$) $\longrightarrow$ Rb ($ |1,1\rangle$) + KRb ($N=0,1,2$) exothermic collision. We probed the quantum states of the collision products using resonance-enhanced multi-photon ionization followed by time-of-flight mass spectrometry. We also carried out state-of-the-art quantum scattering calculations, which rigorously take into account the coupling between the spin and rotational degrees of freedom at short range, and assume that the KRb monomer can be treated as a rigid rotor moving on a single potential energy surface. The calculated product rotational state distribution deviates from the observations even after extensive tuning of the atom-molecule potential energy surface, suggesting that vibrational degrees of freedom and conical intersections play an important part in ultracold Rb + KRb collisions. Additionally, our ab initio calculations indicate that spin-rotation coupling is dramatically enhanced near a conical intersection, which is energetically accessible at short range. The observations confirm that spin is coupled to mechanical rotation at short range and establish a benchmark for future theoretical studies.
- Abstract（参考訳）: 原子-分子衝突における異なる機械的自由度間のエネルギー移動は、広く研究され、広く理解されている。
しかし、スピンを含む系は、特に状態から状態への精度が低いままである。
ここでは、原子超微粒子から分子の回転へのエネルギー移動を直接観察する。$^{87}$Rb ($|F_a,M_{F_a}\rangle = |2,2\rangle$) + $^{40}$K$^{87}$Rb (ロビブロニック基底状態$N=0$) $\longrightarrow$Rb ($ |1,1\rangle$) + KRb ($N=0,1,2$) 外乱。
共鳴強調多光子イオン化法と時間飛行質量分析法を用いて衝突生成物の量子状態を調査した。
また,KRbモノマーを1つのポテンシャルエネルギー表面上を移動させる剛性ロータとして扱うことができると仮定し,スピンと回転自由度の結合を短時間で厳密に考慮した現状量子散乱計算を行った。
計算された積の回転状態分布は、原子-分子ポテンシャルエネルギー表面を広範囲に調整した後でも観測から逸脱し、超低温Rb+KRb衝突において振動の度合いと円錐交叉が重要な役割を果たすことを示唆している。
さらに、我々のab initio計算により、スピン回転結合は円錐交叉付近で劇的に強化され、短距離でエネルギー的にアクセス可能であることが示された。
観測により、スピンが短距離での機械的回転と結合していることが確認され、将来の理論研究のためのベンチマークが確立される。
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