Молекулы из печки: новый способ ловить свет экспресс
Обычная алюминиевая кастрюля на плите не испускает молекулы, которые можно поймать светом. Но если взять алюминий и соль алюминия, нагреть их вместе в маленькой печи, получится поток молекул фторида алюминия — как струя пара из носика чайника, только вместо капель воды летят крошечные частицы.
Эти молекулы уже умеют охлаждать лазером, но раньше их делали другим способом — выбивали из мишени мощным лазерным импульсом. Такой источник даёт яркие, но короткие вспышки. Новая печь работает непрерывно: она выдаёт 5×$10^{15}$ молекул в секунду в одном направлении — это как если бы миллиард чайников одновременно выпускали пар в одну точку. При температуре 923 кельвина (около 650°C, чуть ниже плавления алюминия) поток становится плотнее, чем у импульсного источника для некоторых состояний молекул.
Дальше молекулы пропускают через холодный неоновый газ. Там они остывают до 30 кельвинов (минус 243°C) и замедляются с 600 до 200 метров в секунду. Это как если бы бегуна на горячей дорожке окунуть в ледяную ванну — он резко сбавит темп.
Такой источник открывает путь к магнито-оптической ловушке — устройству, где молекулы удерживают светом и магнитным полем. А ультрахолодные молекулы нужны для сверхточных часов, квантовых вычислений и поиска новых сил природы.
Оригинальная аннотация
как её написали авторы, на английском arXiv:2604.04509
The AlF molecule, currently subject to laser cooling and trapping efforts, has the advantage that it can be efficiently produced in a thermochemical reaction between sublimated aluminum trifluoride and aluminum metal. Here we present a series of experiments with continuous molecular beam sources of AlF, utilising this reaction. We demonstrate a compact AlF molecular beam oven whose total far-field brightness is $$5\times 10^{15}$$ molecules per steradian per second at 923~K, just below the melting temperature of aluminum metal. The continuous output from the oven begins to exceed the peak brightness of a jet-cooled, ablation-based supersonic AlF source for the $$v=0$$, $$J=7$$ level, and we obtain an excellent signal-to-noise ratio with the oven in pulsed laser ionisation spectroscopy experiments. By delivering flux from the oven into a cryogenic Ne buffer gas cell, we lower the rotational temperature of the beam to around 30~K and reduce its most probable forward velocity from 600~ms$$^{-1}$$ to 200~ms$$^{-1}$$. In addition, we demonstrate that AlF can be made in a simple dispenser package, and observe that molecules thermalise to the laboratory temperature after colliding with vacuum chamber walls of the experiment. The resulting transient AlF vapour may enable direct loading of a molecular magneto-optical trap.
Температура 923 кельвина — это почти 650 градусов Цельсия, при такой температуре алюминий ещё твёрдый, но уже готов плавиться.