Atom- und Molekülkollisionen bei sehr niedrigen Temperaturen
Ultrakalte Spezies haben einen erheblichen Einfluss auf hochpräzise Messungen und Messtechnik, die Untersuchung der kollektiven Phänomene in kondensierter Materie Systemen und Quanten kontrollierte chemische Reaktionen sowie die Entwicklung von Quantentechnologien. Die Erforschung von Niedertemperatur-Kollisionen ist von entscheidender Bedeutung. Kollisionen sind von grundlegender Bedeutung in Materialien in ultrakalten Bedingungen, da verschiedene Kühltechniken von der Thermalisierungszeit mit kälteren Spezies abhängen. Kollisionen bestimmen oft Verlustraten in Fallen und somit die Lebensdauer von (ultra)-kalten Proben. Das Projekt SUPERCOLD(öffnet in neuem Fenster) (Quantum scattering at ultracold temperatures: a few S-matrix columns is all we need) hat signifikante Ergebnisse in einigen dieser Bereiche erreicht. Die Forscher entwickelten einen statistischen Formalismus für (ultrakalte) chemische Reaktionen in äußeren Feldern. Es basiert auf der statistischen Annäherung an Zustand-zu-Zustand-Übergangswahrscheinlichkeiten (Modul im Quadrat von S-Matrix-Elementen). Ein wichtiger Erfolg war hierbei die Schaffung des ersten allgemein lenkbaren, strengen theoretischen Rahmens für die Berechnung von statistischen Produktzustandsverteilungen für ultrakalte Reaktionen in den Feldern. Die Analyse zeigt, dass Felder zwei Hauptwirkungen auf die Produkte einer statistischen Reaktion haben. Eine besteht in der Modifizierung der Produktenergieniveaus und der möglichen Umformung der Produktverteilungen. Eine weitere ist das Hinzufügen oder Entfernen von Produktzuständen durch die Exothermie der Reaktion. Forscher etablierten eine Re-Coupling-Methodik für ungefähre Hyperfein-Effekte für ultrakalte Streuung in äußeren Feldern fest. Das neue Verfahren berücksichtig ungefähr die Auswirkungen von Hyperfein-Interaktionen in ultrakalten Streuberechnungen in externen Feldern. Das Projekt hat gezeigt, wie Hyperfeineffekte a posteriori zu hyperfein-freien Berechnungen hinzugefügt werden könnten, um Zustand-zu-Zustand-Querschnitte zu erhalten. Die neue Methode bietet eine natürliche Erklärung für die wichtigsten Hyperfein- Effekte, die in der Literatur identifiziert wurden. Diese kann unabhängig oder in Kombination mit anderen Annäherungen verwendet werden, um die Basisgrößen in ultrakalten Streuberechnungen wesentlich zu reduzieren. Je nach betrachtetem System kann es zu einer erheblichen Einsparung bei der Berechnungszeit führen, was die Tür für eine eingehende Studie über die Hyperfein- Effekte in ultrakalten molekularen Kollisionen öffnet.
Schlüsselbegriffe
Molekulare Kollisionen, ultrakalte Spezies, kondensierter Materie, Quanten, chemische Reaktionen, Übergangswahrscheinlichkeiten, hyperfein
