Princip laserskog hlađenja i njegova primjena na hladne atome

Princip laserskog hlađenja i njegova primjena na hladne atome

U fizici hladnih atoma, mnogo eksperimentalnog rada zahtijeva kontrolu čestica (zatvaranje ionskih atoma, poput atomskih satova), njihovo usporavanje i poboljšanje točnosti mjerenja. Razvojem laserske tehnologije, lasersko hlađenje također se počelo široko koristiti u hladnim atomima.

Na atomskoj skali, bit temperature je brzina kojom se čestice kreću. Lasersko hlađenje je korištenje fotona i atoma za izmjenu količine gibanja, čime se hlade atomi. Na primjer, ako atom ima brzinu kretanja naprijed, a zatim apsorbira leteći foton koji putuje u suprotnom smjeru, tada će se njegova brzina usporiti. To je kao da se lopta kotrlja naprijed po travi, ako je ne potiskuju druge sile, zaustavit će se zbog "otpora" uzrokovanog kontaktom s travom.

Ovo je lasersko hlađenje atoma, a proces je ciklus. I zbog tog ciklusa atomi se stalno hlade.

U ovom slučaju, najjednostavnije hlađenje je korištenje Dopplerovog efekta.

Međutim, ne mogu se svi atomi ohladiti laserima, a da bi se to postiglo, mora se pronaći "ciklički prijelaz" između atomskih razina. Samo cikličkim prijelazima može se postići hlađenje i nastaviti kontinuirano.

Trenutno, budući da atom alkalijskog metala (kao što je Na) ima samo jedan elektron u vanjskom sloju, a dva elektrona u najudaljenijem sloju zemnoalkalijske skupine (kao što je Sr) također se mogu smatrati cjelinom, energetske razine ova dva atoma su vrlo jednostavne i lako je postići "ciklički prijelaz", pa su atomi koje ljudi sada hlade uglavnom jednostavni atomi alkalijskih metala ili zemnoalkalijskih metala.

Princip laserskog hlađenja i njegova primjena na hladne atome