Magnetoasocjacja

Magnetoasocjacja - proces otrzymywania cząsteczek z atomów w ultraniskich temperaturach (poniżej 1 mK) przy użyciu pola magnetycznego^[1]^[2].

Istota procesu

Magnetoasocjacja jest jedną z tzw. pośrednich metod otrzymywania gazu ultrazimnych cząsteczek, w której startuje się od gazów wstępnie schłodzonych do ultraniskich temperatur atomów, a następnie kontrolując wartość indukcji pola magnetycznego, poprzez przejście przez rezonans Feshbacha, przeprowadza się układ niezwiązanych ultrazimnych atomów w układ słabo związanych ultrazimnych cząsteczek, zwanych cząsteczkami Feshbacha. Do przeprowadzenia procesu magnetoasocjacji konieczna jest różnica wartości momentów magnetycznych (zazwyczaj związanej ze spinowym momentem magnetycznym jąder) odpowiednio sumy niezwiązanych atomów i docelowej cząsteczki. Różnica momentów magnetycznych stanów związanego i niezwiązanego indukuje różne tempo zmian energii tych dwóch stanów w zależności od wartości indukcji pola magnetycznego, co dla pewnych wartości pola magnetycznego może doprowadzić do zrównania się energii rozproszeniowego, niezwiązanego stanu atomowego z energią stanu związanego na krzywej odpowiadającej wzbudzonemu stanowi Zeemanowskiemu rozważanej pary atomów. Takie zrównanie się energii dwu rozważanych stanów odpowiada wystąpieniu rezonansu Feshbacha i pozwala kontynuując zmiany pola magnetycznego przeprowadzić układ niezwiązanych atomów do stanu związanego, który po przejściu przez rezonans Feshbacha znajduje się poniżej stanu niezwiązanego.

Realizacja eksperymentalna

Magnetoasocjacja jest powszechnie wykorzystywaną metodą otrzymywania zimnych i ultrazimnych cząsteczek. Stosując tę technikę udało się otrzymać w 2003 roku pierwsze kondensaty Bosego-Einsteina cząsteczek (Cs²^[3] i K²^[4] odpowiednio), przy czym były to kondensaty słabo związanych cząsteczek Feshbacha. Pierwsza udana próba otrzymania gazu ultrazimnych cząsteczek w podstawowym stanie rowibracyjnym z wykorzystanie metody magnetoasocjacji oraz następczego stymulowanego adiabatycznego przejścia Ramana, miała miejsce w 2008, kiedy to grupa z JILA w Boulder, w Kolorado otrzymała zdegenerowany gaz Fermiego cząsteczek KRb o temperaturze kilkuset nK^[5].

Przypisy

↑ T. Kohler, K. Góral, and P.S. Julienne. Production of cold molecules via magnetically tunable Feshbach resonances. Rev. Mod. Phys., 78:1311, 2006.
↑ C. Chin, R. Grimm, P. Julienne, and E. Tiesinga. Feshbach resonances in ultracold gases. Rev. Mod. Phys., 82:1225, 2010.
↑ J. Herbig, T. Kraemer, M. Mark, T. Weber, C. Chin, H.-C. N¨agerl, and R. Grimm. Preparation of a pure molecular quantum gas. Science, 301:1510, 2003
↑ M. Greiner, C. A. Regal, and D. S. Jin. Emergence of a molecular Bose–Einstein condensate from a Fermi gas. Nature, 426:537, 2003.
↑ K.-K. Ni, S. Ospelkaus, M.H.G. de Miranda, A. Pe’er, B. Neyenhuis, J.J. Zirbel, S. Kotochigova, P.S. Julienne, D.S. Jin, and J. Ye. A high phase-space-density gas of polar molecules. Science, 322:231, 2008.

[1] T. Kohler, K. Góral, and P.S. Julienne. Production of cold molecules via magnetically tunable Feshbach resonances. Rev. Mod. Phys., 78:1311, 2006.

[2] C. Chin, R. Grimm, P. Julienne, and E. Tiesinga. Feshbach resonances in ultracold gases. Rev. Mod. Phys., 82:1225, 2010.

[3] J. Herbig, T. Kraemer, M. Mark, T. Weber, C. Chin, H.-C. N¨agerl, and R. Grimm. Preparation of a pure molecular quantum gas. Science, 301:1510, 2003

[4] M. Greiner, C. A. Regal, and D. S. Jin. Emergence of a molecular Bose–Einstein condensate from a Fermi gas. Nature, 426:537, 2003.

[5] K.-K. Ni, S. Ospelkaus, M.H.G. de Miranda, A. Pe’er, B. Neyenhuis, J.J. Zirbel, S. Kotochigova, P.S. Julienne, D.S. Jin, and J. Ye. A high phase-space-density gas of polar molecules. Science, 322:231, 2008.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]