論文の概要: Time-Reversal Symmetry-Protected Coherent Control of Ultracold Molecular Collisions
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2412.14425v1
- Date: Thu, 19 Dec 2024 00:26:59 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2024-12-20 13:29:38.355785
- Title: Time-Reversal Symmetry-Protected Coherent Control of Ultracold Molecular Collisions
- Title（参考訳）: 時間反転対称性による超低温分子衝突のコヒーレント制御
- Authors: Adrien Devolder, Timur V. Tscherbul, Paul Brumer,
- Abstract要約: 原子および分子散乱のコヒーレント制御は、内部状態の重畳における衝突粒子の調製に依存する。
時間反転対称性は、S-行列要素の相対位相を制限することによって制限を克服することができる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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- Abstract: Coherent control of atomic and molecular scattering relies on the preparation of colliding particles in superpositions of internal states, establishing interfering pathways that can be used to tune the outcome of a scattering process. However, incoherent addition of different partial wave contributions to the integral cross sections (partial wave scrambling), commonly encountered in systems with complex collisional dynamics, poses a significant challenge, often limiting control. This work demonstrates that time-reversal symmetry can overcome these limitations by constraining the relative phases of S-matrix elements, thereby protecting coherent control against partial wave scrambling, even for collisions mediated by highly anisotropic interactions. Using the example of ultracold O$_2$-O$_2$ scattering, we show that coherent control is robust against short-range dynamical complexity. Furthermore, the time-reversal symmetry also protects the control against a distribution of collisional energy. These findings show that ultracold scattering into the final states that are time-reversal-invariant, such as the J = 0, M = 0 rotational state, can always be optimally controlled by using time-reversal-invariant initial superpositions. Beyond the ultracold regime, we observe significant differences in the controllability of crossed-molecular beam vs. trap experiments with the former being easier to control, emphasizing the cooperative role of time-reversal and permutation symmetries in maintaining control at any temperature. These results open new avenues for the coherent control of complex inelastic collisions and chemical reactions both in and outside of the ultracold regime.
- Abstract（参考訳）: 原子と分子の散乱のコヒーレント制御は、内部状態の重畳における衝突粒子の調製に依存し、散乱過程の結果を調整できる干渉経路を確立する。
しかし、複雑な衝突力学を持つ系でよく見られる積分断面(部分波スクランブル)への異なる部分波の寄与の不整合付加は、しばしば制御を制限するという重大な課題を引き起こす。
この研究は、S-行列要素の相対位相を制限し、高い異方性相互作用によって媒介される衝突であっても、部分波衝突に対するコヒーレント制御を保護することによって、時間反転対称性がこれらの制限を克服できることを示した。
極低温O$_2$-O$_2$散乱の例を用いて、コヒーレント制御は短距離動的複雑性に対して堅牢であることを示す。
さらに、時間反転対称性は衝突エネルギーの分布に対する制御も保護する。
これらの結果は、J = 0, M = 0 回転状態のような時間反転不変な最終状態への超低温散乱は、常に時間反転不変な初期重ね合わせを用いて最適に制御できることを示している。
超低温状態以外では、交差分子ビームとトラップ実験の制御性に有意な差が見られ、任意の温度で制御を維持する上での時間反転と置換の対称性の協調的役割を強調した。
これらの結果は、複雑な非弾性衝突と超低温状態の内外での化学反応のコヒーレントな制御のための新しい道を開く。
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