Принцип на лазерното охлаждане и приложението му при студени атоми

Принцип на лазерното охлаждане и приложението му при студени атоми

Във физиката на студения атом голяма част от експерименталната работа изисква контролиране на частици (задържане на йонни атоми, като атомни часовници), тяхното забавяне и подобряване на точността на измерване. С развитието на лазерната технология лазерното охлаждане също започна да се използва широко в студените атоми.

В атомен мащаб същността на температурата е скоростта, с която се движат частиците. Лазерното охлаждане е използването на фотони и атоми за обмен на импулс, като по този начин се охлаждат атомите. Например, ако един атом има скорост напред и след това погълне летящ фотон, пътуващ в обратна посока, тогава неговата скорост ще се забави. Това е като топка, която се търкаля напред по тревата, ако не бъде избутана от други сили, тя ще спре поради „съпротивлението“, предизвикано от контакта с тревата.

Това е лазерното охлаждане на атомите и процесът е цикъл. И поради този цикъл атомите продължават да се охлаждат.

При това най-простото охлаждане е използването на ефекта на Доплер.

Въпреки това, не всички атоми могат да бъдат охладени от лазери и трябва да се намери „цикличен преход“ между атомните нива, за да се постигне това. Само чрез циклични преходи може да се постигне охлаждане и да продължи непрекъснато.

Понастоящем, тъй като атомът на алкалния метал (като Na) има само един електрон във външния слой, а двата електрона в най-външния слой на алкалоземната група (като Sr) също могат да се разглеждат като едно цяло, енергията нивата на тези два атома са много прости и е лесно да се постигне „цикличен преход“, така че атомите, които сега се охлаждат от хората, са предимно прости атоми на алкални метали или алкалоземни атоми.

Принцип на лазерното охлаждане и приложението му при студени атоми