L’équipe de recherche du département de physique moléculaire de l’Institut Fritz Haber a réalisé une percée importante dans le domaine de la physique ultra-froide, en réussissant pour la première fois la capture magnéto-optique de molécules stables à « couche fermée » d’aluminium fluoré (AlF). Ils ont utilisé la technologie de refroidissement laser pour capturer sélectivement les molécules AlF dans trois niveaux d’énergie rotationnelle quantique différents, ouvrant ainsi de nouvelles voies pour la spectroscopie de haute précision et les simulations quantiques.

À l’état ultra-froid, la matière approche du zéro absolu, rendant visibles les comportements quantiques. Auparavant, les physiciens pouvaient préparer des atomes neutres ultra-froids dans un « piège magnéto-optique », mais capturer des molécules chimiquement stables représentait un défi. Cette fois, l’équipe a démontré avec succès la capture magnéto-optique de l’aluminium fluoré, qui, grâce à ses liaisons chimiques extrêmement fortes, réagit presque pas chimiquement par rapport aux autres molécules refroidies par laser, et est plus facile à préparer efficacement en laboratoire.

Le refroidissement des molécules AlF nécessite quatre systèmes laser, chacun avec une longueur d’onde proche de 227,5 nm, dans la région « ultraviolet profond » du spectre, la plus courte longueur d’onde utilisée jusqu’à présent pour capturer des atomes ou des molécules. L’équipe a réussi, en ajustant finement les longueurs d’onde laser, à réaliser le passage entre trois niveaux rotationnels différents dans le piège magnéto-optique. Sid Wright, membre de l’équipe, a déclaré : « Nous rêvons de pouvoir capturer AlF à partir d’une source de vapeur petite et peu coûteuse, similaire à celle des atomes alcalino-terreux. »