C$_n^-$ ($n=3-5$) 的超慢辐射冷却

利用斯德哥尔摩大学的双静电离子环实验（DESIREE）装置，测量了三种与天体化学相关的阴离子 C$_n^-$ ($n=3-5$) 的超慢辐射冷却寿命与绝热 detachment 能。DESIREE 维持约 $\approx$10$^{-14}$\,mbar 的本底压强与约 $\approx$13\,K 的温度，可存储质量选择的离子达数小时，并提供被称为“盒中分子云”的条件。在此，我们通过记录光 detachment 信号随辐照波长与离子存储时间（秒至分钟尺度）的变化，构建了目标阴离子的二维（2D）光 detachment 谱。通过与离子存储时间追踪振动热带信号的消失，从各离子的 2D 光 detachment 谱中提取出与红外辐射发射相关的离子冷却寿命，得到 $\frac{1}{e}$ 冷却寿命分别为 3.1$\pm$0.1\,s (C$_3^-$)、6.8$\pm$0.5\,s (C$_4^-$) 和 24$\pm$5\,s (C$_5^-$)。对冷离子（即存储至少 30\,s 的离子）的光 detachment 谱拟合，给出的绝热 detachment 能与激光光电子谱数值吻合良好。利用简谐级联模型模拟离子冷却寿命，发现与实验相符良好，并提供了对辐射冷却性质的逐模理解。本研究发展的 2D 光 detachment 策略与辐射冷却建模可应用于广泛分子阴离子的超慢冷却动力学研究。