Американские физики сообщили о первой успешной попытке захвата многоатомных молекул магнитооптическую ловушку. Пленение позволило применить к молекулярному облаку технику оптической патоки и опустить его температуру ниже допплеровского предела, доведя ее до 110 микрокельвин.

Исследование опубликовано в Nature.

Чем больше в молекуле атомов, тем богаче и сложнее ее энергетическая структура. Помимо электронных переходов, она обогащается колебательными и вращательными компонентами. Когда число атомов превышает два, их колебания в молекуле приобретают коллективный характер, что выражается в нормальных молекулярных модах.

Состояния, соответствующие разным нормальным модам, могут иметь существенно разные свойства. Так, близкие по энергии, но противоположные по четности уровни многоатомных молекул (например моногидроксида кальция, CaOH), соответствующие нормальному вращению вокруг межъядерной оси, обладают различной — линейной и квадратичной — чувствительностью к электрическому полю. Такие состояния нужны физикам для квантовых симуляций, исследования молекулярных столкновений и даже поиска физики за пределами Стандартной модели.

Все это, однако, требует сильного охлаждения молекул. Прогресс, достигнутый в этом направлении для многоатомных молекул, пока сильно уступает таковому для атомов и даже для двухатомных молекул, которые удалось довести до температуры 220 нанокельвин. В борьбе с этой трудностью могло бы помочь пленение и охлаждение многоатомных молекул в магнитооптических ловушках, ограничивающих их движение во всех трех направлениях, но такого пока еще никто не делал.

Первыми с этим справились физики из Гарвардского университета под руководством Джона Дойла (John Doyle).