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Des collisions atomiques et moléculaires à très faible température

La compréhension de la manière dont les atomes et les molécules s'entrechoquent et se dispersent à des températures proches du zéro absolu est cruciale. Ces températures sont fréquentes dans l'Univers et sont de plus en plus utilisées dans le secteur technologique.
Des collisions atomiques et moléculaires à très faible température
Les espèces ultra-froides jouent un rôle prépondérant dans les mesures de précision et la métrologie, à savoir l'étude des phénomènes collectifs au sein des systèmes de matière condensée et les réactions chimiques soumises à un contrôle quantique, ainsi que pour le développement des technologies quantiques.

L'étude des collisions à faible température revêt une importance stratégique. Les collisions sont fondamentales pour le refroidissement des matériaux jusqu'aux températures ultra-froides étant donné que diverses techniques de refroidissement nécessitent une thermalisation avec des espèces plus froides. Les collisions définissent souvent les taux de perte au niveau des pièges et dès lors la durée de vie des échantillons (ultra)froids.

Le projet SUPERCOLD (Quantum scattering at ultracold temperatures: a few S-matrix columns is all we need) a réalisé des avancées considérables dans plusieurs de ces domaines. Les chercheurs ont fourni une formule statistique pour les réactions chimiques (ultra-froides) dans les champs externes. Elle repose sur l'approximation statistique des probabilités d'une transition état/état (module au carré des éléments de la matrice de diffusion). Il s'agit là d'une étape majeure puisqu'elle représente la première structure théorique rigoureuse et généralement tractable des distributions statistiques de produit/état pour les réactions ultra-froides sur le terrain.

Les analyses montrent que les champs présentent deux effets principaux sur les produits d'une réaction statistique. Le premier modifie les niveaux d'énergie du produit et remanie potentiellement les distributions de produit. Le second ajoute ou supprime les états de produit en modifiant le caractère exothermique de la réaction. Les chercheurs ont mis au point une méthode de recouplage pour les effets hyperfins approximatifs de la diffusion ultra-froide dans les champs externes. La nouvelle méthode tient approximativement compte des effets des interactions hyperfines dans les calculs de dispersion ultra-froide dans les champs externes.

Le projet a montré dans quelle mesure les effets hyperfins pouvaient être ajoutés a posteriori aux calculs sans effets hyperfins afin d'obtenir des sections transversales état/état hyperfin. La nouvelle méthode explique naturellement les principaux effets hyperfins repris dans la littérature. Ils peuvent être utilisés de manière autonome ou combinés à d'autres approximations afin de réduire considérablement la grandeur de base des calculs de dispersion ultra-froide. Selon le système envisagé, cela peut donner lieu à une économie d'une à quatre valeurs du temps de calcul, ouvrant ainsi la voie à une étude approfondie des effets hyperfins au sein des collisions moléculaires ultra-froides.

Informations connexes

Mots-clés

Collisions moléculaires, espèces ultrafroides, matière condensée, quantique, réactions chimiques, probabilités de transition, hyperfin
Numéro d'enregistrement: 183077 / Dernière mise à jour le: 2016-07-26
Domaine: Technologies industrielles