Des physiciens quantiques d’Innsbruck créent des molécules complexes ultrafroides

Rudolf Grimm et ses collaborateurs de l’Institut de physique expérimentale de l’Université d’Innsbruck sont parvenus à faire émerger des molécules Cs₄ au sein d’un condensat de Bose-Einstein composé de dimères de césium (Cs₂).

En 2003, l’équipe regroupant Cheng Chin, Tobias Krämer, Jens Herbig, Philipp Waldburger et Hanns-Christoph Nägerl, titulaire du prix START 2003, ainsi que Rudi Grimm, directeur scientifique de l’Institut d’optique et d’information quantique de l’Académie autrichienne des sciences (IQOQI – Institut fur Quantenoptik und Quanteninformation der Österreichischen Akademie der Wissenschaften), fut la première à créer des condensats de Bose-Einstein (BEC) faits de molécules, à savoir Li₂ puis Cs₂. Elle est désormais la première à produire des BEC renfermant des molécules complexes.

Pour cela, un condensat de dimères de césium est créé à partir d’un condensat atomique obtenu grâce à une rampe de Feshbach et confiné par des lasers à CO₂, puis les molécules sont amenées d’un état quantique à un autre par abaissement du champ magnétique. Or, une fois les molécules dans leur nouvel état, les physiciens ont pu observer des phénomènes de résonance de type Feshbach, liés à des collisions entre molécules. Ces résonances s’interprètent comme consécutives à l’apparition de molécules Cs₄, ou du moins de liaisons entre les dimères Cs₂.

Le contrôle fin des interactions moléculaires, par le champ magnétique appliqué, laisse espérer qu’il sera bientôt possible de synthétiser des molécules complexes ultrafroides et d’étudier les processus chimiques en jeu, dans des régimes gouvernés par les phénomènes de résonance et de statistiques quantiques.

Pour en savoir plus : Cheng Chin, Tobias Krämer, Michael Mark, Jens Herbig, Philipp Waldburger, Hanns-Christoph Nägerl, Rudolf Grimm (2005). ‘Observation of Feshbach-Like Resonances in Collisions between Ultracold Molecules’, Physical Review Letters, doi:10.1103/PhysRevLett.94.123201