Experimente mit einem Quantengas ultrakalter, tiefgebundener Rb2-Moleküle

• Applicant: Professor Dr. Johannes Hecker Denschlag
• Subject Area: Optics, Quantum Optics and Physics of Atoms, Molecules and Plasmas
• Term: from 2010 to 2019
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 184997140

• Final Report Year: 2018

Final Report Abstract

Im Rahmen des Projekts wurden Experimente mit ultrakalten Rb2 Molekülen in einem optischen 3D-Gitter durchgeführt. Zunächst machten wir höchstaufgelöste, spektroskopische Untersuchungen, die uns halfen, die Hyperfein- und Zeemanstruktur der Moleküle im Detail zu verstehen und zu modellieren. Anschließend verwendeten wir dieses Know-How, um ultrakalte, metastabile Triplet-Moleküle in genau definierten inneren Quantenzuständen zu erzeugen. Hierzu verwendeten wir einen optischen Ramanübergang mit geeignetem angeregten Zwischenniveau. Wir untersuchten die Eigenschaften dieser Moleküle, wie z.B. ihre Polarisierbarkeit, aber auch die Ausrichtung ihrer Molekülachse im Raum. Schließlich führten wir erste Kollisionsexperimente mit diesen Molekülen durch, wobei sich herausstellte, dass die Moleküle schon nach wenigen Kollisionen wegreagierten. In einer parallelen Forschungslinie entdeckten wir in Zusammenarbeit mit dem Nachbarlabor eine neue Methode, um Moleküle zustandsaufgelöst mit bisher unerreichter Präzision nachzuweisen. Auf der Basis dieser Arbeit konnten wir 2017 „State-to-state chemistry“ bei der Dreikörperrekombination von Rb im ultrakalten Regime demonstrieren. Diese Arbeit fand Resonanz in einigen Publikumsmedien.

Publications

• Hyperfine, rotational and Zeeman structure of the lowest vibrational levels of the 87Rb2 (1) 3Σ+g state. Phys. Rev. A 83, 062504 (2011)
  Takekoshi, T.; Strauss, C.; Lang, F.; Denschlag, J. Hecker; Lysebo, Marius & Veseth, Leif
  
• Population distribution of product states following three-body recombination in an ultracold atomic gas. Nature Physics 9, 512 (2013)
  Härter, A.; Krükow, A.; Deiß, M.; Drews, B.; Tiemann, E. & Denschlag, J. Hecker
  
• Probing the axis alignment of an ultracold spin-polarized Rb2 molecule. Phys. Rev. Lett. 113, 233004 (2014)
  Deiß, Markus; Drews, Björn; Deissler, Benjamin & Hecker Denschlag, Johannes
  
• Mixing of 0+ and 0-observed in hyperfine and Zeeman structure of ultracold Rb2 molecules, New J. Phys. 17, 083032 (2015)
  Deiß, Markus; Drews, Björn; Denschlag, Johannes Hecker & Tiemann, Eberhard
  
• Polarizability of ultracold Rb2 molecules in the rovibrational ground state of a3Σ+u, New J. Phys. 17, 065019 (2015)
  Deiß, Markus; Drews, Björn; Denschlag, Johannes Hecker; Bouloufa-Maafa, Nadia; Vexiau, Romain & Dulieu, Olivier
  
• Ultrakalte Moleküle in Reih und Glied. Physik in unserer Zeit 2/2015 (46), Seiten 60-61
  Deiß, Markus & Hecker Denschlag, Johannes
  
• Inelastic collisions of ultracold triplet Rb2 molecules in the rovibrational ground state. Nature Communications 8, 14854 (2017)
  Drews, Björn; Deiß, Markus; Jachymski, Krzysztof; Idziaszek, Zbigniew & Hecker Denschlag, Johannes
  
• Level structure of deeply bound levels of the c3Σg+ state of 87Rb2. Phys. Rev. A 95, 062507 (2017)
  Drews, Björn; Deiß, Markus; Wolf, Joschka; Tiemann, Eberhard & Hecker Denschlag, Johannes
  
• State-to-state chemistry for three-body recombination in an ultracold rubidium gas, Science 358, 921 (2017)
  Wolf, Joschka; Deiß, Markus; Krükow, Artjom; Tiemann, Eberhard; Ruzic, Brandon P.; Wang, Yujun; D’Incao, José P.; Julienne, Paul S. & Denschlag, Johannes Hecker