Neuer ‘Kühlschrank’ kühlt Moleküle auf Nanokelvin-Temperaturen herunter

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Jahrelang haben Wissenschaftler nach Möglichkeiten gesucht, Moleküle auf ultrakalte Temperaturen abzukühlen, wobei die Moleküle zu einem Kriechgang verlangsamt werden sollten, so dass die Wissenschaftler ihr Quantenverhalten genau kontrollieren können.

Dies könnte es Forschern ermöglichen, Moleküle als komplexe Bits für Quantenberechnungen zu verwenden und einzelne Moleküle wie winzige Knöpfe so abzustimmen, dass sie mehrere Ströme von Berechnungen gleichzeitig ausführen können.Während Wissenschaftler über unterkühlte Atome verfügen, erwies sich die gleiche Vorgehensweise bei Molekülen, die in ihrem Verhalten und ihrer Struktur komplexer sind, als eine viel größere Herausforderung.Jetzt haben MIT-Physiker einen Weg gefunden, Natrium-Lithium-Moleküle auf 200 Milliardstel Kelvin herunterzukühlen, nur ein Haar über dem absoluten Nullpunkt.

Dazu wendeten sie eine Technik an, die als Kollisionskühlung bezeichnet wird, bei der sie Moleküle aus kaltem Natrium-Lithium in eine Wolke aus noch kälteren Natriumatomen tauchten.

Die ultrakalten Atome wirkten als Kältemittel, um die Moleküle noch weiter abzukühlen.Die Kollisionskühlung ist eine Standardtechnik zur Abkühlung von Atomen mit Hilfe anderer, kälterer Atome.

Und mehr als ein Jahrzehnt lang haben Forscher versucht, eine Reihe verschiedener Moleküle mit Hilfe der Kollisionskühlung zu unterkühlen, nur um herauszufinden, dass die Moleküle, wenn sie mit Atomen kollidierten, Energie in einer Weise austauschten, dass die Moleküle dabei erhitzt oder zerstört wurden, was als “schlimme” Kollisionen bezeichnet wird.In ihren eigenen Experimenten fanden die MIT-Forscher heraus, dass, wenn man Natrium-Lithium-Moleküle und Natriumatome dazu bringen würde, sich auf die gleiche Weise zu drehen, sie die Selbstzerstörung vermeiden könnten und stattdessen “gute” Kollisionen eingehen würden, bei denen die Atome den Molekülen die Energie in Form von Wärme entziehen.

Das Team nutzte die präzise Kontrolle von Magnetfeldern und ein kompliziertes System von Lasern, um den Spin und die Drehbewegung der Moleküle zu choreografieren.

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Als Ergebnis hatte die Atom-Molekül-Mischung ein hohes Verhältnis von guten zu schlechten Kollisionen und wurde von 2 Mikrokelvin auf 220 Nanokelvin heruntergekühlt.”Die Kollisionskühlung hat….

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