The prospects of sympathetic cooling of NH molecules with Li atoms
我们计算了Li+NH的四重态势能面，并利用它计算了磁可俘获自旋拉伸态碰撞的弹性和自旋弛豫截面。的潜力是强烈的各向异性，但自旋弛豫碰撞仍然被抑制的离心障碍时，两个物种都在自旋拉伸状态。在超冷区，由于费什巴赫共振，弹性和非弹性截面都随着势的变化而剧烈波动。在更高的能量下，电位依赖性大大降低。在散射计算中使用非收敛基组的主要效果是在不改变其一般行为的情况下移动共振。我们计算了各种势能面的弹性截面和自旋弛豫截面的比值，作为碰撞能和磁场的函数。大多数表面在低于约20 mK的温度下产生有利于交感冷却的比率。
2011-02-22 physics.atm-clus physics.atom-ph physics.chem-ph
Sympathetic cooling of polyatomic molecules with S-state atoms in a magnetic trap
本文对多原子分子自由基与^1S_0原子在外加磁场作用下的低温碰撞进行了严格的理论研究。基于从头计算和标度相互作用势的精确量子散射计算表明，典型的有机分子CH2（X^3B1）（亚甲基）和其他9个三原子自由基在冷3He气体中的碰撞诱导自旋弛豫速率很慢，表明低温缓冲气体冷却和磁捕获这些分子在现有技术下是可行的.我们的计算进一步表明，在磁阱中用碱土金属原子进行共振冷却，有可能产生多原子分子的超冷气体。
2011-03-04 physics.atom-ph physics.chem-ph
Sympathetic cooling of rovibrationally state-selected molecular ions
本文提出了一种在离子阱中产生旋转和振动选态、自旋冷分子离子的新方法。我们的技术是基于中性分子的状态选择阈值光电离，然后用激光冷却的钙离子对产生的离子进行交感冷却。使用N $_2^+$离子作为测试系统，我们实现了> 90%的选择性，在制备的基础振转能级和状态寿命的数量级为15分钟的限制与背景气体分子的碰撞。该技术可以用来产生一个广泛的非极性和极性的分子离子在地面和激发振转态。我们的方法为冷量子控制的离子-分子碰撞研究、用状态选择的分子离子和分子-离子量子比特进行频率计量学实验开辟了新的前景。
2010-06-29 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph physics.chem-ph
Cold interactions between an Yb$^+$ ion and a Li atom: Prospects for sympathetic cooling, radiative association, and Feshbach resonances
用耦合团簇方法的两种变体研究了（LiYb）$^+$分子离子的电子结构，它们分别限于单、双和非迭代或线性三重激发。势能曲线的基态和激发态，永久和过渡电偶极子运动，和远程相互作用系数$C_4$和$C_6$的报告。随后采用的数据在散射计算和光缔合研究。费什巴赫共振被证明是可测量的，尽管在保罗陷阱的离子的微动。分子离子可以通过单光子光缔合形成单重电子基态，通过双光子光缔合形成三重态;基于费什巴赫共振的冷原子-离子化学控制应该是可行的。Yb $^+$离子由Li原子的超冷气体的交感冷却的条件被发现在10 $\,$ mK至10 $\,$ nK的温度范围内是有利的;并且使用费什巴赫共振的进一步改进应该是可能的。总之，这些结果表明，建立一个量子模拟器与超冷Yb $^+$离子和Li原子的良好前景。
2015-04-20 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph physics.chem-ph
Cold collisions of heavy $^2Σ$ molecules with alkali-metal atoms in a magnetic field: Ab initio analysis and prospects for sympathetic cooling of SrOH$(^2Σ)$ by Li($^2$S)
我们使用精确的从头算和量子散射计算，探索在磁阱中的超冷Li原子的重分子自由基SrOH（$^2Σ$）的交感冷却的前景。采用部分自旋限制耦合团簇方法，采用单重激发、重激发和微扰三重激发，在大的相关一致基组下，从头计算了Li-SrOH三重电子态的二维势能面.高度各向异性PES具有深刻的全球最低的倾斜的锂HOSr的几何形状与$D_e=4932$厘米$^{-1}$和鞍点共线配置。我们的量子散射计算预测低自旋弛豫率在完全自旋极化的Li+SrOH碰撞的弹性与非弹性碰撞率的比值远远超过100在很宽的范围内的磁场（1-1000 G）和碰撞能量（10 $^{-5}-0.1$ ~K），这表明磁阱中的SrOH分子与自旋极化的Li原子的共振冷却的有利前景。我们发现，在Li+SrOH碰撞自旋弛豫发生通过直接机制介导的磁偶极-偶极之间的相互作用的电子自旋的Li和SrOH，和间接（自旋旋转）机制强烈抑制。用绝热俘获理论计算的Li+SrOH单重态PES反应速率系数的上限随温度从0.1 K降低到1 K而从$4\times 10^{-10}$ ~cm $^3$/s降低到极限值$3.5\times 10^{-10}$ cm $^3$ /s。
2017-02-20 physics.atom-ph physics.chem-ph
Creating ultracold molecules by collisions with ultracold rare gas atoms in an optical trap
我们研究了在1 K到1 K范围内对氢原子$_2$与5种稀有气体原子（He，Ne，Ar，Kr和H2O）的碰撞，并评估了在深光阱中与超冷基态稀有气体原子共囚禁的H $_2$共振冷却的可行性.在这个大的温度范围内的碰撞截面表明，所有这些物种可以用来冷却H $_2$超冷温度和氩和氦是最有前途的物种，为未来的实验。
2008-06-06 physics.atom-ph physics.chem-ph
Interactions of benzene, naphthalene, and azulene with alkali-metal and alkaline-earth-metal atoms for ultracold studies
我们认为多原子芳烃分子浸入超冷原子气体的碰撞性能和调查分子间的相互作用的示例性苯，萘，并与碱金属（锂，钠，钾，铷，铯）和碱土金属（镁，钙，锶，钡）原子的甘菊。我们应用最先进的\textit{ab initio}技术来计算势能面（PES）。我们使用耦合团簇方法限于单，双，和非迭代三重激发再现的相关能和小核心能量一致的赝势模型的标量相对论效应在较重的金属原子。我们还报告了领先的长程各向同性和各向异性色散和感应相互作用系数。的PES的详细特征和分子间相互作用的性质进行了分析和基准使用的微扰理论适应。完整的三维PES提供了选定的系统内的原子-键两两相加表示，并可以在散射计算中使用。提出的电子结构的研究是第一步的前景评价的多原子芳香族分子的同情冷却与超冷原子。我们建议，具有显着的永久电偶极矩和在可见光范围内的光学跃迁的萘的异构体，作为一个有前途的候选人电场操纵和缓冲气体或交感神经冷却。
2019-06-26 cond-mat.quant-gas physics.atm-clus physics.atom-ph
A new method for producing ultracold molecular ions
提出了一种制备超冷分子离子的新方法。该方法利用适当选择的分子离子和激光冷却的中性原子之间的强烈碰撞产生的共振冷却来实现超冷的内部基态分子离子。与其他产生冷分子离子的实验相比，我们提出的方法有效地冷却了内部和外部分子离子的自由度。分子离子的超冷、绝对基态样本的可用性将对量子化学、天体物理学和基础物理学等领域产生广泛的影响;并可能导致强大的、可扩展的量子计算机的发展。
2008-11-15 physics.atom-ph physics.chem-ph quant-ph
Dramatic reductions in inelastic cross sections for ultracold collisions near Feshbach resonances
我们表明，低能量的非弹性截面可以减少，以及增加附近的零能量费什巴赫共振。当使用外部场来跨这样的谐振调谐时，散射长度的实部和虚部示出具有峰和谷的不对称振荡。在有利的情况下，非弹性碰撞率几乎可以降低到零。这对于实现分子的蒸发和交感冷却的努力可能是重要的。
2009-08-14 physics.atom-ph physics.chem-ph
The effect of hyperfine interactions on ultracold molecular collisions: NH(^3Sigma^-) with Mg(^1S) in magnetic fields
以^{24}Mg（^1S）+ ^{14}NH（^3Sigma^-）为原型系统，研究了超精细相互作用对磁场中超冷分子碰撞的影响.我们探索的能量和磁场依赖的截面，比较结果与以前的计算，忽略超精细相互作用（物理评论Lett。103，183201（2009））。超精细相互作用对自旋弛豫截面的主要影响是主导出射通道的动能释放在低场下不会减少到零。这导致截面上的离心抑制减小，并且在低能量和低场下非弹性截面增大。我们还分析了状态到状态的截面，对于各种初始状态，并表明，超精细相互作用引入额外的自旋弛豫机制。特别是，存在对未被离心抑制的传出通道的超精细介导的冲突。然而，对于Mg+NH，这些未抑制的通道仅对总截面做出很小的贡献。我们认为，我们的研究结果的影响交感冷却NH镁和得出结论，弹性非弹性截面的比例仍然足够高的交感冷却进行。
2011-08-25 physics.atom-ph physics.chem-ph
Cold collisions of N atoms and NH molecules in magnetic fields
我们计算N原子和NH分子之间的相互作用势，并用它来研究冷和超冷碰撞的重要交感冷却。弹性与非弹性截面的比率在大范围的碰撞能量和磁场的大多数同位素组合是大的，所以由N原子的NH分子的共振冷却是一个很好的前景。然而，由于在某些情况下可能抑制冷却的p波形状谐振，存在重要的影响。我们表明，缩放的碰撞中使用的约化质量近似相当于缩放的相互作用势。然后，我们探讨了散射特性对约化质量的依赖性，并使用角动量不敏感的量子亏损理论解释了观察到的共振效应
2010-09-07 physics.chem-ph
Ultracold Collisions of Polyatomic Molecules: CaOH
超冷碰撞的多原子物种氢氧化钙被认为是，在内部状态的碰撞应占主导地位的长程偶极-偶极相互作用。计算的速率常数表明，蒸发冷却可以是相当有效的这些物种，提供他们开始在温度可达到的激光冷却。随着电场的增加，蒸发冷却的速率常数变得更有利。此外，长程二聚体状态（CaOH）$^*_2$被预测发生，具有微秒量级的寿命。
2019-06-23 physics.chem-ph
Laser cooling of a diatomic molecule
自激光冷却技术产生超冷原子以来，已经有大约30年的时间了，这导致了大量领域的快速发展。不幸的是，激光冷却还没有扩展到分子，因为它们复杂的内部结构。然而，这种复杂性使得分子对于许多应用具有潜在的用途。例如，杂原子分子具有永久的电偶极矩，其导致长范围的、可调谐的、各向异性的偶极-偶极相互作用。偶极-偶极相互作用和在超冷温度下对分子自由度的精确控制的组合使得超冷分子在凝聚态系统的量子模拟和量子计算中具有吸引力的候选者。此外，超冷分子可能为研究化学动力学和基本对称性的测试提供独特的机会。在这里，我们实验证明激光冷却的分子一氟化锶（SrF）。使用光循环方案，只需要三个激光器，我们已经观察到西西弗斯和多普勒冷却力，大大降低了横向温度的SrF分子束。目前生产超冷分子的唯一技术是通过费什巴赫共振或光缔合将超冷碱金属原子结合在一起。相比之下，超冷分子的不同应用需要各种分子能级结构。我们的方法提供了一个新的途径，超冷温度的分子。特别是，它弥补了超冷温度和直接冷却分子（例如低温缓冲气体冷却或减速超声束）可达到的~1 K温度之间的差距。最终，我们的技术应该能够在超冷温度下生产大分子样品，这些样品的化学性质与bialkalis不同。
2011-07-19 physics.atom-ph physics.chem-ph
Ultracold collisions in magnetic fields: reducing inelastic cross sections near Feshbach resonances
我们对处于n=1旋转激发态的He + NH（三重态Sigma）在磁场中的束缚态和低能量子散射进行了计算.我们研究了能级随磁场变化的模式，并确定了不同区域中近似好的量子数。我们用束缚态计算来定位低能费什巴赫共振。当使用磁场来跨这样的谐振调谐时，散射长度的实部和虚部示出幅度在1埃和3埃之间的不对称振荡和峰值。散射长度在共振时不通过极点。共振行为的特征是一个复杂的共振散射长度a_res。相应的非弹性截面显示出波谷以及共振附近的峰值。这对于实现分子的蒸发和交感冷却的努力可能是重要的，因为它提供了通过调谐接近费什巴赫共振来减少非弹性陷阱损失的希望。
2007-07-30 physics.atm-clus physics.atom-ph physics.chem-ph
Simultaneous Zeeman deceleration of polyatomic free radical with lithium atoms
超冷化学使原子和分子之间的相互作用能够完全量子控制，从而发现了化学反应中隐藏的机制，这些机制通常被高温下的热平均所掩盖。近年来，基于激光冷却技术，一些双原子分子已经被冷却到超冷状态，但是与这些简单分子相关的化学性质是非常有限的。相比之下，自由基在许多重要的化学反应中发挥着重要作用，但尚未被冷却到亚毫开尔文温度。本文提出了一种利用行波磁减速器同时对最简单的多原子自由基\ce{CH3}和锂原子进行减速的新方法。该方案为\ce{CH3}和锂的共捕集铺平了道路，从而使同感冷却可用于制备超冷自由基样品。
2020-09-12 physics.chem-ph
Ultracold Molecular Assembly
由于原子和分子的波动性质，化学反应在超冷温度（< 1mK）下可以令人惊讶地有效。超冷区反应的研究是原子和分子物理学中发展起来的冷却和捕获技术的一个新的研究前沿。此外，超冷分子气体，提供不同的分子内部状态和大的电偶极相互作用后，寻求强相互作用的多体量子物理学的研究。在这里，我们提出了一种新的方法来生产超冷分子的绝对内部和运动的量子基态，其中单个分子组装一个接一个的单个原子。该方案包括激光冷却、光阱、拉曼边带冷却和相干分子态转移。作为一个关键的初始步骤，我们展示了组成原子的量子控制，包括单个Cs原子的3D基态冷却，在一个简单的装置。随着激光技术向更短波长发展，更多的原子将适合激光冷却，从而允许更多样化，最终更复杂的分子在完全量子控制下组装。
2017-01-11 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph physics.chem-ph
Collisional Cooling of Ultracold Molecules
本研究通过极冷Na原子碰撞首次实现了NaLi分子的微纳开尔文级碰撞冷却，弹性与非弹性碰撞比超50，经两阶段蒸发将相空间密度提升20倍并达220 nK，为深度量子简并偶极分子制备提供了新途径。
2024-10-16 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph physics.chem-ph
Blackbody-radiation-assisted molecular laser cooling
在离子阱中，分子离子的平移运动可以通过与激光冷却的原子离子的库仑相互作用而被有效地冷却到低于100 mK的温度。然而，内部振转态的分布在几十秒内与通常高得多的环境温度达到热平衡。我们考虑这样的内部热的旋转冷却的概念，但冷却异源双原子分子离子。该方案依赖于从几个特定旋转能级到"暗态“的光泵浦与黑体辐射介导的旋转粒子数再分布的组合。
2002-06-19 physics.atom-ph physics.chem-ph quant-ph
Cooling of trapped ions by resonant charge exchange
两种最广泛使用的离子冷却方法是激光冷却和通过弹性碰撞（EC）的感应冷却。在这里，我们展示了另一种冷却离子的方法，该方法是基于被困离子和超冷母原子之间的共振电荷交换（RCE）。具体地，被捕获的Cs $^{+}$离子通过与共捕获的超冷Cs原子的碰撞以及分别通过与共捕获的超冷Rb原子的碰撞而冷却。我们观察到Cs原子对Cs $^{+}$离子的冷却比Rb原子对Cs $^{+}$离子的冷却更有效。这表明除了Cs-Cs $^{+}$情况下的弹性离子-原子碰撞通道之外，还存在一种冷却机制，即通过RCE冷却。通过实验确定了RCE的冷却效率，发现碰撞前冷却比EC冷却高两个数量级。这一结果为进一步研究原子-离子杂化系统中电子跳跃电荷输运提供了实验依据。
2018-04-07 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph physics.chem-ph
Collisional cooling of light ions by co-trapped heavy atoms
我们实验证明冷却被困离子与共捕获，更高质量的中性原子的碰撞。结果表明，较轻的$^{39}$ K $^{+}$离子，通过电离$^{39}$ K原子在磁光阱（MOT），当被困在离子阱中，随后允许通过与超冷，较重的$^{85}$ Rb原子在MOT碰撞冷却时，表现出较长的陷阱寿命比没有本地化的$^{85}$ Rb MOT原子。一个类似的冷却被困的$^{85}$ Rb $^{+}$离子由超冷$^{133}$ Cs原子在MOT中也证明了在不同的实验配置，以验证这种机制的离子冷却的局部和中心的超冷中性原子。我们的研究结果表明，本地化的冷原子冷却的离子持有任何质量比，从而使更广泛的一类原子离子系统的研究，无论其质量。
2016-12-29 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph physics.chem-ph
