Ридберговские молекулы напоминают пару танцоров, которые держатся за руки на расстоянии вытянутых рук. Один из партнёров — ион, другой — атом, а связь между ними слабая, как невидимая нить. Такая пара может существовать лишь мгновение, но это мгновение растягивается на микросекунды — целую вечность по меркам микромира.
Учёные рассчитали, как быстро распадаются такие молекулы, состоящие из рубидия и лития. Оказалось, что скорость распада меняется не плавно, а скачками — в зависимости от квантового числа n. Это похоже на то, как маятник раскачивается то сильнее, то слабее в такт внешним толчкам. Причина — квантовая интерференция: волны вероятности то усиливают, то гасят друг друга.
Такие расчёты помогут экспериментаторам наблюдать распад молекулы в реальном времени с помощью ионного микроскопа. Это как заснять на камеру, как распадается песочный замок — только вместо песка — квантовые волны.
как её написали авторы, на английском 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.
Ридберговские молекулы были предсказаны ещё в 2000 году, но впервые получены в лаборатории только в 2016 году.