Geladene und neutrale langreichweitige Rydberg Moleküle: Interne Struktur und Wellenpaket-Dynamik

• Antragsteller: Professor Dr. Johannes Hecker Denschlag
• Fachliche Zuordnung: Optik, Quantenoptik und Physik der Atome, Moleküle und Plasmen
• Förderung: Förderung seit 2016
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 316180930

Im vorliegenden Antrag möchten wir geladene und neutrale Rb2 „long-range“ Rydberg-Moleküle untersuchen. Dazu gehört die zustandsselektive Erzeugung, Manipulation und Detektion dieser Moleküle, sowie die Untersuchung ihrer Eigenschaften und ihrer Dynamik in Potentialkurven. Wir können das Forschungsprojekt, entsprechend der Ladung der Rydberg-Moleküle, in die folgenden zwei Forschungslinien unterteilen: Wir möchten zum ersten Mal geladene „long-range“ Rydberg-Moleküle nachweisen. Ein solches Molekül besteht aus einem atomaren Ion und einem Rydberg-Atom, die einen Abstand von etwa 100 nm voneinander haben. Das Ion polarisiert das Rydberg-Atom elektrisch. Beim Bindungsabstand ändert sich das Vorzeichen der Polarisierbarkeit, so dass Ion und Rydberg-Atom sich bei weiterer Annäherung abstoßen und bei größerer Entfernung anziehen. Wir werden die Schwingungsstruktur des Rb2+ Rydberg-Moleküls untersuchen, sowie seine Zerfallsdynamik, die über Tunnelprozesse, Photoionisierung, spontane Relaxation und nicht-adiabatische Übergänge ablaufen kann. Mit Hilfe von Radiofrequenz-Feldern möchten wir die Eigenschaften und die Dynamik des Rb2+ „long-range“ Rydberg-Moleküls kontrollieren lernen.Neutrale „long-range“ Rydberg-Moleküle mit einer Hauptquantenzahl des angeregten Atoms im Bereich von n = 14 bis 20 sind bisher relativ unerforscht. Unsere Gruppe hat jedoch kürzlich entdeckt, dass die dazugehörigen Potentialkurven eine sehr vielfältige und komplexe Struktur aufweisen. Dieses bietet nun hervorragende Möglichkeiten, die Eigenschaften und die Dynamik der Moleküle bis in feinste Details zu untersuchen. Hierzu gehören unter anderem die innere Spinstruktur der Moleküle, die Spin-Spin und Spin-Orbit Wechselwirkungen, sowie dynamische Phänomene wie Tunneln, nicht-adiabatische Übergänge und Quantenreflektion. Wir werden diese Themen experimentell untersuchen. Insbesondere planen wir, eine vorhergesagte neuartige Spin-Orbit Wechselwirkung nachzuweisen. Hier wechselwirkt der Spin des Rydberg-Elektrons mit dem Drehimpuls der Bewegung dieses Elektrons um das Grundzustandsatom. Darüber hinaus werden wir neue Methoden zur Manipulation des Rydberg-Moleküls und seiner Dynamik mittels Radiofrequenz entwickeln.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1929: Giant Interactions in Rydberg Systems (GiRyd)