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Molecular Bose Einstein Condensate

Descrizione del progetto

Aiutare i gas molecolari a raggiungere lo stato quantico fondamentale

I condensati di Bose-Einstein (BEC, Bose–Einstein Condensates) sono uno stato della materia relativamente nuovo ottenuto per la prima volta negli anni ‘90. Decenni prima, basandosi su un lavoro svolto da Bose, Einstein aveva predetto che gli atomi gassosi raffreddati a temperature vicine allo zero assoluto avrebbero tutti occupato lo stato quantico energetico più basso possibile (stato fondamentale), sottoponendoli in definitiva al controllo. Nel 2001, il premio Nobel per la fisica è stato conferito agli scienziati che alla fine sono riusciti a ottenere condensazione di Bose-Einstein in gas diluiti di atomi alcalini. Questi esperimenti rivoluzionari hanno dato vita a una nuova generazione di ricerche caratterizzate da un rapido progresso teorico e sperimentale. Tuttavia, gli equivalenti molecolari dei BEC atomici rimangono sfuggenti. Il progetto MOLBEC, finanziato dall’UE, sta perseguendo il proprio promettente paradigma per raffreddare le molecole a temperature estreme e dimostrare i BEC molecolari, un processo reso difficile dalle vibrazioni e dalle rotazioni molecolari naturali caratteristiche dei legami molecolari.

Obiettivo

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.

Campo scientifico (EuroSciVoc)

Parole chiave

Programma(i)

Argomento(i)

Meccanismo di finanziamento

ERC-ADG - Advanced Grant

Vedi tutti i progetti finanziati nell’ambito di questo schema di finanziamento

Invito a presentare proposte

(si apre in una nuova finestra) ERC-2019-ADG

Vedi tutti i progetti finanziati nell’ambito del bando

Istituzione ospitante

TECHNISCHE UNIVERSITAT DORTMUND
Contributo netto dell'UE
€ 2 069 909,71
Indirizzo
AUGUST SCHMIDT STRASSE 4
44227 Dortmund
Germania
Regione
Nordrhein-Westfalen Arnsberg Dortmund, Kreisfreie Stadt
Tipo di attività
Higher or Secondary Education Establishments
Collegamenti
Costo totale
€ 2 069 909,71

Beneficiari (2)