論文の概要: Optical centrifuge as a probe of strong dissipative coupling between a molecular rotor and superfluid helium

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2608.25161v1
• Date: Tue, 25 Aug 2026 21:15:46 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-08-27 14:15:15.448895
• Title: Optical centrifuge as a probe of strong dissipative coupling between a molecular rotor and superfluid helium
• Title（参考訳）: 分子ローターと超流動ヘリウムの強い散逸結合のプローブとしての光遠心分離
• Abstract要約: 超流動性のマクロ的な表象は、液体ヘリウムを移動する物体がランダウ臨界速度以下で無視可能な摩擦を経験することである。 ここでは、超低光遠心分離方式による連続運転がこの制限を克服することを示す。 その結果、急激な熱化は、回転誘起レベル分裂が熱化速度を上回るまで分子を回転場にロックする。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: A macroscopic manifestation of superfluidity is that objects moving through liquid helium experience negligible friction below the Landau critical velocity. How this frictionless motion breaks down at the nanoscale remains an open question. Molecules embedded in helium nanodroplets represent a well-controlled system for studying this breakdown, yet none has reached the regime of strong dissipative coupling, when energy transfer from the molecule to the superfluid dominates the observed dynamics. Molecular rotation, induced by short laser pulses, offer a suitable probe to reach rotational energies in the range of the roton gap, where superfluid helium supports a large number of elementary excitations. However, the solvation shell around a rotating molecule caps the energy reachable by a free rotor after impulsive excitation well below the roton excitation energy. Here we show that continuous driving with an ultraslow optical centrifuge overcomes this limitation: the strong field dresses the molecule into pendular states whose energies fall within the spectrum of the collective excitations of the superfluid, placing the system in the strong-dissipation regime. The resulting rapid thermalization locks the molecule to the rotating field until the rotation-induced level splittings overtake the thermalization rate, beyond which the molecular alignment is progressively lost. Our approach offers a direct measurement of the molecule-bath coupling in a quantum fluid.
• Abstract（参考訳）: 超流動性のマクロ的な表象は、液体ヘリウムを移動する物体がランダウ臨界速度以下で無視可能な摩擦を経験することである。 この摩擦のない動きがナノスケールでどのように崩壊するかは、未解決の問題だ。 ヘリウムナノドロップレットに埋め込まれた分子は、この分解を研究するためのよく制御された系である。 短いレーザーパルスによって誘導される分子の回転は、ロートンギャップの範囲で回転エネルギーに達するのに適したプローブを提供する。 しかし、回転する分子の周囲の溶かし殻は、ロートン励起エネルギーのかなり下にある衝動励起の後、フリーローターによって到達可能なエネルギーをカプセル化する。 ここでは、超低光セントリフュージを用いた連続運転が、この制限を克服することを示し、強磁場は、超流体の集合励起スペクトル内にエネルギーが落ちて、系を強い放散状態にする。 結果として、急激な熱化は、分子の配位が徐々に失われる熱化速度を吸収するまで、分子を回転場にロックする。 我々の手法は量子流体中の分子-塩基結合を直接測定する。

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