Nano-EV Atom Colliderにおけるバインドされた状態自己相互作用の観察

衝突粒子の量子機械的散乱共鳴連続体散乱状態のカップルがそれらの間の個別の結合状態になったときに発生します。結合により、結合状態は連続体を介してそれ自体と相互作用し、結合した状態エネルギーのシフトにつながりますが、共鳴位置を介したこの自己エネルギーを測定する裸の状態エネルギーの知識が欠けていることはとらえどころのないままです。ここでは、NANO-EV Atom Colliderを使用して、エネルギーと磁場に及ぶパラメーター空間を介した磁気的に緊張しやすいフェシュバッハ共鳴の位置を追跡することにより、自己相互作用の直接観察について報告します。私たちのカリウムとルビジウム原子のシステムは、フェシュバッハ結合状態としきい値近くの固定エネルギーでの別の仮想バインド状態との相互作用から生じる非常に大きな自己相互作用エネルギーを備えた、強く非モノトニックな共鳴軌道を示します。

Quantum mechanical scattering resonances for colliding particles occur when a continuum scattering state couples to a discrete bound state between them. The coupling also causes the bound state to interact with itself via the continuum and leads to a shift in the bound state energy, but, lacking knowledge of the bare bound state energy, measuring this self-energy via the resonance position has remained elusive. Here, we report on the direct observation of self-interaction by using a nano-eV atom collider to track the position of a magnetically-tunable Feshbach resonance through a parameter space spanned by energy and magnetic field. Our system of potassium and rubidium atoms displays a strongly non-monotonic resonance trajectory with an exceptionally large self-interaction energy arising from an interplay between the Feshbach bound state and a different, virtual bound state at a fixed energy near threshold.