Vibrational Quenching of Optically Pumped Carbon Dimer Anions.


Journal

Physical review letters
ISSN: 1079-7114
Titre abrégé: Phys Rev Lett
Pays: United States
ID NLM: 0401141

Informations de publication

Date de publication:
03 Nov 2023
Historique:
received: 13 11 2022
revised: 08 08 2023
accepted: 25 09 2023
medline: 18 11 2023
pubmed: 18 11 2023
entrez: 17 11 2023
Statut: ppublish

Résumé

Careful control of quantum states is a gateway to research in many areas of science such as quantum information, quantum-controlled chemistry, and astrophysical processes. Precise optical control of molecular ions remains a challenge due to the scarcity of suitable level schemes, and direct laser cooling has not yet been achieved for either positive or negative molecular ions. Using a cryogenic wire trap, we show how the internal quantum states of C_{2}^{-} anions can be manipulated using optical pumping and inelastic quenching collisions with H_{2} gas. We obtained optical pumping efficiencies of about 96% into the first vibrational level of C_{2}^{-} and determined the absolute inelastic rate coefficient from v=1 to 0 to be k_{q}=(3.2±0.2_{stat}±1.3_{sys})×10^{-13}  cm^{3}/s at 20(3) K, over 3 orders of magnitude smaller than the capture limit. Reduced-dimensional quantum scattering calculations yield a small rate coefficient as well, but significantly larger than the experimental value. Using optical pumping and inelastic collisions, we also realized fluorescence imaging of negative molecular ions. Our work demonstrates high control of a cold ensemble of C_{2}^{-}, providing a solid foundation for future work on laser cooling of molecular ions.

Identifiants

pubmed: 37977634
doi: 10.1103/PhysRevLett.131.183002
doi:

Types de publication

Journal Article

Langues

eng

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IM

Pagination

183002

Auteurs

Markus Nötzold (M)

Institut für Ionenphysik und Angewandte Physik, Universität Innsbruck, Technikerstraße 25, 6020 Innsbruck, Austria.

Robert Wild (R)

Institut für Ionenphysik und Angewandte Physik, Universität Innsbruck, Technikerstraße 25, 6020 Innsbruck, Austria.

Christine Lochmann (C)

Institut für Ionenphysik und Angewandte Physik, Universität Innsbruck, Technikerstraße 25, 6020 Innsbruck, Austria.

Tanja Rahim (T)

Institut für Ionenphysik und Angewandte Physik, Universität Innsbruck, Technikerstraße 25, 6020 Innsbruck, Austria.

Sruthi Purushu Melath (SP)

Institut für Ionenphysik und Angewandte Physik, Universität Innsbruck, Technikerstraße 25, 6020 Innsbruck, Austria.

Katrin Dulitz (K)

Institut für Ionenphysik und Angewandte Physik, Universität Innsbruck, Technikerstraße 25, 6020 Innsbruck, Austria.

Barry Mant (B)

Institut für Ionenphysik und Angewandte Physik, Universität Innsbruck, Technikerstraße 25, 6020 Innsbruck, Austria.

Jan Franz (J)

Faculty of Applied Physics and Mathematics and Advanced Materials Center, Gdańsk University of Technology, 80-233 Gdańsk, Poland.

Francesco A Gianturco (FA)

Institut für Ionenphysik und Angewandte Physik, Universität Innsbruck, Technikerstraße 25, 6020 Innsbruck, Austria.

Roland Wester (R)

Institut für Ionenphysik und Angewandte Physik, Universität Innsbruck, Technikerstraße 25, 6020 Innsbruck, Austria.

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