囚禁辅助的原子-离子束缚态形成的观测

由于动量与能量守恒，自由粒子对不能在弹性碰撞中形成束缚态。然而，在许多超冷实验中，粒子是在外部囚禁势存在下发生碰撞的，该势可以耦合质心与相对运动并辅助束缚态的形成。在此，我们报道了在线性 Paul 阱中观测到一个超冷 $^{87}$Rb 原子与一个单个囚禁 $^{88}$Sr$^+$ 离子之间形成的弱束缚分子态。我们表明束缚态可在二体碰撞中高效形成，并增强非弹性过程的速率。通过观测电子自旋交换速率，我们研究了这些束缚态对碰撞能量与磁场的依赖性，并提取出平均分子束缚能 $E_{\textrm{bind}}=0.7(1)$ mK$\cdot k_B$ 与分子平均寿命 $\tau=0.5(1)\,\mu$s，与分子动力学模拟吻合良好。我们的模拟预测了高度不寻常的分子寿命幂律分布，其均值由极端的、长寿命的事件主导。分子性质对囚禁参数的依赖性为研究和控制超冷碰撞开辟了新途径。