Een eenzaam molecuul dat vrij is in de koude ruimte zal afkoelen door zijn rotatie te vertragen - het zal spontaan zijn rotatie-energie verliezen in kwantumovergangen, meestal slechts één keer in vele seconden. Dit proces kan worden versneld, vertraagd of zelfs omgekeerd door botsingen met omringende deeltjes.

In een experiment bij de ultrakoude opslagring CSR maten onderzoekers van de MPI for Nuclear Physics de snelheid van kwantumovergangen als gevolg van ontmoetingen tussen moleculen en elektronen door geïsoleerde, geladen moleculen in contact te brengen met elektronen onder gecontroleerde omstandigheden van ongeveer 26 Kelvin. Zo konden ze deze snelheid - tot nu toe alleen bekend door complexe berekeningen - hoog genoeg maken om uiteindelijk in een experiment kwantitatief te worden bepaald.

De onderzoekers onderzochten de bezetting van kwantumenergieniveaus in methylideen-ionen (CH ⁺ ) door laserspectroscopie gedurende maximaal 10 minuten opslag. Omdat de spontane kwantumovergangen elektromagnetische straling genereren, zijn ze ook verbonden met de excitatie van zwarte lichamen van de moleculen. De elektronen concurreren dus met de alomtegenwoordige stralingsinteracties om de bezetting van roterende kwantumniveaus in koude moleculen te bepalen. Daarom zijn elektronen-geïnduceerde snelheden van kwantumniveauveranderingen cruciaal bij het analyseren van de zwakke signalen van moleculen in de ruimte die worden gedetecteerd door radiotelescopen, of bij het voorspellen van niveauafhankelijke chemische reactiviteit in verdunde, koude plasma's. Het onderzoek is gepubliceerd in Physical Review Letters . + Verder verkennen

Ionen gebruiken om moleculen te vinden