Descripción del proyecto
Ayuda para que gases moleculares alcancen el estado fundamental cuántico
Los condensados de Bose–Einstein (BEC, por sus siglas en inglés) son un estado de materia relativamente nuevo logrado por primera vez en la década de los años noventa. Décadas antes y basándose en el trabajo llevado a cabo por Bose, Einstein había predicho que los átomos gaseosos enfriados casi al cero absoluto ocuparían el estado de energía cuántica mínimo (estado fundamental) y los sometería a un control total. En 2001, el Premio Nobel de Física se concedió a científicos que finalmente lograron el condensado de Bose-Einstein en diluidos de gases de átomos alcalinos. Estos experimentos revolucionarios dieron origen a una nueva generación de investigaciones caracterizadas por unos rápidos progresos experimentales y teóricos. Sin embargo, los equivalentes moleculares de los BEC atómicos siguen siendo difíciles de lograr. El proyecto financiado con fondos europeos MOLBEC desarrolla su prometedor paradigma experimental para enfriar moléculas hasta temperaturas extremas y probar BEC moleculares, algo que se ha visto complicado por las vibraciones y rotaciones moleculares naturales de los enlaces moleculares.
Objetivo
Generating a Bose Einstein Condensate (BEC) or Fermi gas of molecules is a long-standing goal of modern molecular science. Molecular BEC is a macroscopic millimeter-size quantum object with a large number of molecules occupying the lowest center-of-mass quantum state. In stark contrast to atoms, molecules possess internal degrees of freedom and stronger interactions that lead to the emergence of new phenomena. Strong dipole-dipole interactions give rise to new ordered states of matter, quantum crystals. Many-body effects start dominating collision dynamics where even molecular rotational excitations are dissipated as angular-momenta-carrying quasiparticles within the condensate.
Despite intense experimental efforts, these fascinating ideas remain in the realm of theory. The main difficulty in turning theory into reality has been the absence of general molecular cooling methods. Recently, we have demonstrated the first experiment where collisions between cold molecules trapped in a 1 K deep superconducting magnetic trap are achieved without laser cooling [Segev et al. Nature, 572 (2019)], opening a clear path to molecular evaporation.
We here propose to cool molecules by removing the fastest ones from the trap and letting the rest thermalize to lower temperatures via collisions. This method has been used to produce atomic BECs and we are the first group reaching identical initial conditions that are necessary for the successful application of the evaporative cooling. Generality of our approach is the key to successful search for a suitable molecular candidate. As an alternative to evaporation we suggest applying direct laser cooling on magnetically stopped NH radicals. We are confident that one of our approaches will lead to the long-sought generation of molecular quantum degenerate gas.
Our proposal opens new fields and will find applications in areas ranging from quantum chemistry to quantum information science.
Ámbito científico (EuroSciVoc)
CORDIS clasifica los proyectos con EuroSciVoc, una taxonomía plurilingüe de ámbitos científicos, mediante un proceso semiautomático basado en técnicas de procesamiento del lenguaje natural.
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Palabras clave
Programa(s)
Régimen de financiación
ERC-ADG - Advanced GrantInstitución de acogida
44227 Dortmund
Alemania