研究透视：Science-分子亦量子 | 碰撞-超冷
冷极性分子之间的碰撞Collisions代表了迷人的研究前沿之一，但已证明很难通过实验探测。
近日，荷兰 拉德堡德大学(Radboud University）Guoqiang Tang，Tijs Karman，Sebastiaan Y. T. van de Meerakker等，在Science上发文，报道了非弹性截面测量了能量在0.1和580厘米-1之间的一氧化氮nitric oxide（NO）和氘化氨deuterated ammonia（ND3）分子之间碰撞，并具有全量子态分辨率。
在低于相互作用势的~100厘米-1阱深能量下，实验观察到了源自奇特的U形转弯轨迹的反向辉光glories。在低于0.2厘米-1的能量下，观察到朗之Langevin万俘获模型的破坏，可将其解释为在碰撞过程中相互极化被抑制，有效地关闭了分子偶极矩。基于第一性原理NO-NND3势能面的散射计算揭示了具有相反宇称的近简并转动能级，在低能偶极碰撞中的关键作用。
图1 实验装置的示意图，以及一氧化氮nNO自由基和对位氘化氨ND3的转动能级图。
图2. 散射过程与碰撞能量的实验（EXPT）和模拟（SIM）速度图
图3. 反向辉光的起源示意图 | the origin of backward glories。
图4 低能级散射行为 | Low-energy scattering behavior。
尽管进行了几十年的研究，但精确研究分子碰撞动力学，依然是分子物理学的主要挑战之一，特别是在低碰撞能量下，这通常只适用于某些分子种类。
该项研究，利用了斯塔克减速Stark deceleration，六极态选择hexapole state selection，合并光束散射和速度图成像技术，以及量子力学计算，对两个极性分子一氧化氮nitric oxide（NO）和氘化氨deuterated ammonia（ND3）之间的非弹性散射进行了详细研究，碰撞能量在0.1和580厘米-1之间跨越近四个数量级。同时，还实现了全量子态分辨率，并在这一范围内观察到了完全不同机制之间的跃迁。所提出的技术组合，在该领域建立了新的基准，并可应用于各种偶极-偶极系统。
（注：《物理评论通讯》理论物理学家研究了3D分子内的量子相互作用。研究人员解释说：“分子对于量子模拟、量子信息、和精确度测量等非常有吸引力。原因是分子具有大量的内部自由度，这对于量子感测和基础物理测试而言可是有用的资源。在量子实验中使用分子的另一个好处是分子还具有长距离的偶极相互作用：与必须相互碰撞才能相互作用的原子相反，分子可以远距离相互作用。“与原子相比，分子确实具有很大的优势，但同时，它们也确实很难冷却。实际上，冷却分子到量子简并性，即当分子足够冷以使量子效应占主导时所达到的条件，一直是科学家追寻的目标，进展非常缓慢，但现在正在发生。”
