Les molécules de Rydberg évoquent un couple de danseurs qui se tiennent par la main à bout de bras. L'un des partenaires est un ion, l'autre un atome, et le lien entre eux est aussi ténu qu'un fil invisible. Une telle paire ne peut exister qu'un instant, mais cet instant s'étire sur des microsecondes – une éternité à l'échelle du microcosme.
Les scientifiques ont calculé la vitesse à laquelle se désintègrent ces molécules composées de rubidium et de lithium. Il s'avère que la vitesse de désintégration ne varie pas de manière continue, mais par à-coups, en fonction du nombre quantique n. C'est comme un pendule qui oscille tantôt plus fort, tantôt plus faiblement, au rythme de poussées extérieures. La cause en est l'interférence quantique : les ondes de probabilité se renforcent ou s'annulent mutuellement.
Ces calculs aideront les expérimentateurs à observer la désintégration de la molécule en temps réel à l'aide d'un microscope à ions. C'est comme filmer la destruction d'un château de sable – sauf qu'au lieu du sable, ce sont des ondes quantiques.
tel que rédigé par les auteurs, en anglais arXiv:2608.12716v1
We investigate predissociation in homonuclear ($$^{87}$$Rb$$^*$$$$^{87}$$Rb$$^+$$) and heteronuclear ($$^{87}$$Rb$$^*$$$$^{7}$$Li$$^+$$) long-range Rydberg atom-ion molecules. Owing to their micron-scale bond lengths, these dissociate on time scales far removed from those of more tightly bound diatomic molecules. We employ the eigenchannel $$R$$-matrix method to compute predissociation rates for a broad range of principal quantum numbers $$n$$. The rates depend strongly on the mass, but more remarkably display a rapid and periodic variation as a function of $$n$$ as well as within a single vibrational ladder. A semiclassical Landau-Zener-St\"uckelberg analysis reveals that St\"uckelberg interference governs the decay process and produces the observed variation in the molecular lifetime. Although the heavy mass of the homonuclear Rb molecule constrains its predissociation rates to a sub-kHz level, the lighter molecule $$^{87}$$Rb$$^*$$$$^{7}$$Li$$^+$$ dissociates on time scales competitive with radiative and collisional decay. This can enable in situ study of non-adiabatic decay via ion microscopy.
Les molécules de Rydberg ont été prédites dès l'an 2000, mais elles n'ont été obtenues pour la première fois en laboratoire qu'en 2016.