基态分子原子散射共振超低温下“现形”

  中国科学技术大学教授潘建伟、赵博等通过对磁场的精确调控，首次在实验上观测到超低温度下基态分子与原子之间的散射共振，向基于超冷原子分子的超冷量子化学研究迈进了重要一步。1月18日，该成果发表于《科学》杂志。

  近年来，随着超冷原子分子技术的发展，完全可控的超冷基态分子可从接近绝对零度的原子气中被制备出来。自2008年美国科学院院士黛博拉·金和叶军的联合实验小组制备了铷钾超冷分子以来，多种碱金属原子的双原子分子先后在其他实验室中被制备出来。但由于这种大质量多电子分子体系的散射共振无法在理论上进行预测，十多年来观测超冷分子的散射共振一直是该研究领域在实验上面临的重大挑战。

  在最新研究中，科学家首次成功观测到超低温下钠钾基态分子和钾原子间的散射共振。在实验中，他们从温度为几百纳开的超冷钠和钾原子混合气出发，制备出处于不同超精细态的钠钾振转基态分子，并将之与处于不同内态的钾原子相混合。

  在此基础上，通过精密地调节磁场来精确调控原子分子散射态和三体束缚态的能量差，成功地在分子损失谱上观测到超低温下钠钾基态分子和钾原子间的一系列散射共振峰。这些散射共振提供了对含有高达49个电子的钾—钠—钾三原子分子复杂体系势能面的超高精度测量，成功获取了势能面在短程部分的重要信息。

  该工作得到《科学》审稿人的高度评价：“这是一个非常重要的和令人振奋的工作，虽然超冷分子已经被制备出来，却从没有分子散射共振被报道过”“当前超冷化学研究的主要困难在于势能面的短程部分的信息无法从以往的实验中获取。从这种意义上说，这一工作改变了超冷极性分子和超冷物理化学的游戏规则”。

  相关论文信息：DOI: 10.1126/science.aau5322