Kollisionen mit Elektronen kühlen Molekülionen
Hinweis zur Verwendung von Bildmaterial: Die Verwendung des Bildmaterials zur Pressemitteilung ist bei Nennung der Quelle vergütungsfrei gestattet. Das Bildmaterial darf nur in Zusammenhang mit dem Inhalt dieser Pressemitteilung verwendet werden. Falls Sie das Bild in höherer Auflösung benötigen oder Rückfragen zur Weiterverwendung haben, wenden Sie sich bitte direkt an die Pressestelle, die es veröffentlicht hat.
Laserspektroskopische Messungen an Methyliden-Ionen im CSR unter Einsatz des Elektronenkühlers
Ein einsames, frei im kalten Raum schwebendes Molekül kühlt sich ab, indem es seine Rotation verlangsamt − es verliert spontan seine Rotationsenergie in Quantenübergängen, normalerweise nur alle paar Sekunden einmal. Dieser Prozess kann durch Stöße mit umgebenden Teilchen beschleunigt, verlangsamt oder sogar umgekehrt werden. In einem Experiment am ultrakalten Speicherring CSR haben Forscher des MPI für Kernphysik die Rate der Quantenübergänge durch Begegnungen zwischen Molekülen und Elektronen gemessen, indem sie isolierte, geladene Moleküle unter kontrollierten Bedingungen bei etwa 26 Kelvin in Kontakt mit Elektronen brachten. Auf diese Weise konnten sie diese bisher nur durch komplexe Berechnungen bekannte Rate hoch genug machen, um sie endlich in einem Experiment quantitativ zu bestimmen. Dazu untersuchten sie laserspektroskopisch die Besetzung von Quantenenergieniveaus in Methyliden-Ionen (CH+) während einer bis zu 10-minütigen Speicherzeit. Da die spontanen Quantenübergänge elektromagnetische Strahlung erzeugen, sind sie auch mit Schwarzkörperanregungen der Moleküle verbunden. Die Elektronen konkurrieren also mit den allgegenwärtigen Strahlungswechselwirkungen, um über die Besetzung der Rotationsquantenniveaus in kalten Molekülen zu bestimmen. Daher sind die durch Elektronen verursachten Änderungsraten der Quantenniveaus von entscheidender Bedeutung für die Analyse der schwachen Signale von Molekülen im Weltraum, die von Radioteleskopen erfasst werden, oder für die Vorhersage der niveauabhängigen chemischen Reaktivität in dünnen, kalten Plasmen.
Wissenschaftlicher Ansprechpartner:
Ábel Kálosi
Tel.: +49 6221 516-504
E-Mail: abel.kalosi@mpi-hd.mpg.de
Dr. Oldřich Novotný
Tel.: +49 6221 516-547
E-Mail: oldrich.novotny@mpi-hd.mpg.de
Prof. Dr. Andreas Wolf
Tel.: +49 6221 516-503
E-Mail: andreas.wolf@mpi-hd.mpg.de
Originalpublikation:
Laser-probing the rotational cooling of molecular ions by electron collisions, Ábel Kálosi, Manfred Grieser, Robert von Hahn, Ulrich Hechtfischer, Claude Krantz, Holger Kreckel, Damian Müll, Daniel Paul, Daniel W. Savin, Patrick Wilhelm, Andreas Wolf, and Oldrich Novotný, Phys. Rev. Lett. 128, 183402 (2022), https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.128.183402
Weitere Informationen:
[:en]
In regard to the use of pictorial material: use of such material in this press release is remuneration-free, provided the source is named. The material may be used only in connection with the contents of this press release. For pictures of higher resolution or inquiries for any further use, please contact the Press office publishing this directly.
[:]