双原子分子的激光冷却

自激光冷却技术产生超冷原子以来，大约已经过去了三十年，这导致了众多领域的快速发展。遗憾的是，由于其复杂的内部结构，激光冷却尚未扩展到分子。然而，这种复杂性使得分子在许多应用中具有潜在用途。例如，异核分子具有永久电偶极矩，从而产生长程、可调且各向异性的偶极-偶极相互作用。偶极-偶极相互作用与超冷温度下对分子自由度的精确控制相结合，使得超冷分子成为用于凝聚态系统量子模拟和量子计算的有吸引力的候选者。此外，超冷分子可能为研究化学动力学和检验基本对称性提供独特的机会。在此，我们实验演示了氟化锶(SrF)分子的激光冷却。使用仅需三束激光的光学循环方案，我们观察到了Sisyphus冷却力和多普勒冷却力，它们大幅降低了SrF分子束的横向温度。目前，产生超冷分子的唯一技术是通过Feshbach共振或光缔合将超冷碱金属原子结合在一起。相比之下，超冷分子的不同预期应用需要各种分子能级结构。我们的方法为分子达到超冷温度提供了一条新途径。特别是，它弥合了超冷温度与直接冷却分子（例如，低温缓冲气体冷却或减速超声分子束）可达到的约1 K温度之间的差距。最终，我们的技术应能使得在化学性质上不同于双碱金属的物种能够产生大量处于超冷温度的分子样品。