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Nature volume 614, páginas 59–63 (2023)Cite este artigo

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As ressonâncias de dispersão são uma ferramenta essencial para controlar as interações de átomos e moléculas ultrafrias. No entanto, não se espera que as ressonâncias de espalhamento de Feshbach convencionais, que foram extensivamente estudadas em várias plataformas 1,2,3,4,5,6,7, existam na maioria das moléculas polares ultrafrias devido à rápida perda que ocorre quando duas moléculas se aproximam em uma distância próxima8,9,10. Aqui demonstramos um novo tipo de ressonância de espalhamento que é universal para uma ampla gama de moléculas polares. As chamadas ressonâncias ligadas ao campo ocorrem no espalhamento de moléculas revestidas de micro-ondas devido a estados macroscópicos estáveis ​​de tetrâmeros no potencial intermolecular. Identificamos duas ressonâncias entre moléculas ultrafrias de sódio-potássio no estado fundamental e usamos as frequências de micro-ondas e polarizações para ajustar a taxa de colisão inelástica em três ordens de grandeza, do limite unitário até bem abaixo do regime universal. A ressonância ligada ao campo fornece um botão de sintonia para controlar independentemente a interação de contato elástico e a interação dipolo-dipolo, que observamos como uma modificação na taxa de termalização. Nosso resultado fornece uma estratégia geral para espalhamento ressonante entre moléculas polares ultrafrias, o que abre caminho para a realização de superfluidos dipolares e supersólidos moleculares16, bem como para a montagem de moléculas poliatômicas ultrafrias.

Moléculas polares ultrafrias com momentos dipolares sintonizáveis ​​fornecem uma plataforma poderosa para simulações quânticas , computação quântica 19,20 e química ultrafria . As ressonâncias de dispersão são ferramentas muito procuradas nesses sistemas, que têm sido essenciais em experimentos com átomos ultrafrios para controlar a interação de contato e para criar fases quânticas fortemente correlacionadas, bem como para produzir moléculas diatômicas ultrafrias. Prevê-se que o controle independente sobre o contato e as interações de longo alcance em moléculas ultrafrias permita a realização de novos fenômenos quânticos, como gotículas exóticas auto-ligadas e fases quânticas supersólidas . Além disso, as medições de ressonâncias de dispersão fornecem uma referência precisa para cálculos da superfície de energia potencial molecular3,21 e abrem um novo caminho na química quântica controlada5.

Uma ressonância de espalhamento ocorre quando o estado de espalhamento se acopla fortemente a um estado quase ligado. Com base no fato de o estado quase ligado ser hospedado pelo mesmo canal ou por um canal diferente do canal de espalhamento, a ressonância é categorizada como ressonância de forma ou ressonância de Feshbach, respectivamente. Ressonâncias de forma e Feshbach foram observadas em colisões átomo-molécula e molécula-molécula, varrendo a energia de colisão usando feixes moleculares em temperaturas Kelvin e subkelvin . No regime ultrafrio (submicrokelvin), as ressonâncias de dispersão são frequentemente induzidas por um campo eletromagnético externo que desloca a energia relativa entre o estado quase ligado e o estado de dispersão . Ressonâncias de Feshbach magneticamente sintonizáveis ​​​​foram observadas em colisões entre moléculas de Feshbach fracamente ligadas e recentemente entre moléculas de NaLi no estado fundamental spin-tripleto . No entanto, o esquema de sintonia magnética essencial para as ressonâncias de Feshbach requer um spin eletrônico diferente de zero e, portanto, é improvável que encontre aplicação para moléculas biálcalis no estado fundamental de spin-singuleto. O estado fundamental absoluto spin-singuleto das moléculas biacalinas é de especial interesse, pois é o único estado de vida longa em que as moléculas apresentam fortes interações elétricas dipolo-dipolo (DDI). Além disso, não se espera que as ressonâncias de Feshbach ocorram entre moléculas do estado fundamental na presença de perda quase universal, devido à alta densidade de estados tetrâmeros próximos ao limiar colisional e aos mecanismos de perda associados aos complexos colisionais . Um método geral para realizar ressonâncias colisionais de moléculas dipolares ultrafrias, portanto, permanece em aberto.