La spettroscopia molecolare ad alta risoluzione è uno strumento potente per affrontare questioni fondamentali di fisica e sviluppare nuovi riferimenti di frequenza. Questa attività è basata nei laboratori INRiM della sede di Sesto Fiorentino (area di Firenze).
Il laboratorio sviluppa nuovi metodi per raffreddare e controllare molecole neutre e li applica per migliorare la risoluzione spettroscopica. Una linea di lavoro attuale riguarda una sorgente a buffer gas per preparare un fascio effusivo di molecole fredde, con la prospettiva di implementare raffreddamento laser. In parallelo, l’INRiM collabora con colleghi di INO-CNR, che associano atomi ultrafreddi per produrre insiemi densi di molecole ultrafredde. Il piano attuale include l’intrappolamento di molecole ultrafredde di CaF e lo sviluppo di una piattaforma molecolare ultrafredda che includa incluse miscele atomiche Yb-Cr, associazione molecolare e studi di spettroscopia laser, ampliando la gamma di sistemi accessibili alla spettroscopia tracciabile ad alta risoluzione.
Un elemento abilitante chiave è la connessione agli standard di frequenza di Torino. I sistemi laser del laboratorio sono agganciati al riferimento di Torino tramite un collegamento in fibra ottica, garantendo tracciabilità e stabilità per spettroscopia dall’UV al medio IR.
Queste capacità supportano misure di precisione, ricerche di piccoli effetti oltre il modello standard e lo sviluppo di sistemi molecolari rilevanti per tecnologie quantistiche. Combinando sorgenti di molecole fredde, laser avanzati e riferimenti collegati via fibra, il laboratorio offre una piattaforma per spettroscopia a risoluzione senza precedenti, con tracciabilità ai campioni nazionali.
I sistemi molecolari offrono una ricca struttura interna, sfruttabile per test di fisica fondamentale, costanti molecolari migliorate ed esplorazione di effetti di violazione di simmetrie. Forniscono anche nuove vie a riferimenti di frequenza e schemi di controllo quantistico complementari alle piattaforme atomiche. Il laboratorio integra quindi aspetti metrologici, tracciabilità, modellazione di line-shape e valutazione dell’incertezza, con sviluppi sperimentali su produzione, raffreddamento e rivelazione delle molecole.
L’attività assicura che i risultati spettroscopici possano essere riferiti a standard primari e ottici e confrontati con misure in altri laboratori. Questa combinazione di capacità sperimentale locale e riferimenti remoti tracciabili è un asset centrale per la spettroscopia di precisione in Italia.