化学物理学：量子状態を制御した極低温二原子ストロンチウム分子の光解離

極低温の化学反応では、量子力学効果が支配的になると予想される。極低温化学に向けた進展が、原子の光会合、フェッシュバッハ共鳴、二分子衝突を通してなされているが、これらの方法は量子状態の選択性が不完全なために制限されている。特に、基底量子状態や励起された連続量子状態の完全な制御は、まだ難題である。今回我々は、光解離を使って、この制御を実現した。この方法は、放出される断片の角度分布に豊富な情報を符号化するものである。我々は、低エネルギーの連続状態を完全に制御して、極低温⁸⁸Sr₂分子を光解離することによって、極低温化学の量子領域に到達し、障壁の共鳴トンネリングと非共鳴トンネリング、反応生成物の物質波干渉、禁制の反応経路を観測した。今回の結果は、光解離の従来の準古典モデルが不十分であることを例証しており、その代わりとして量子力学モデルによって正確に記述される。低エネルギーの明確に定義された連続量子状態を実験的に生成できるようになったため、正確な量子化学モデルを利用できない長距離分子ポテンシャルの精度の高い研究が可能になる。また、これは、広範囲の量子光学実験用のエンタングル状態やコヒーレント物質波の源として役立つ可能性がある。

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