Prinsippet for laserkjøling og dets anvendelse på kalde atomer

Prinsippet for laserkjøling og dets anvendelse på kalde atomer

I kald atomfysikk krever mye eksperimentelt arbeid å kontrollere partikler (fange ioniske atomer, for eksempel atomklokker), bremse dem og forbedre målenøyaktigheten. Med utviklingen av laserteknologi har laserkjøling også begynt å bli mye brukt i kalde atomer.

På atomskala er essensen av temperatur hastigheten som partikler beveger seg med. Laserkjøling er bruken av fotoner og atomer for å utveksle momentum, og derved avkjøle atomer. For eksempel, hvis et atom har en foroverhastighet, og deretter absorberer et flygende foton som reiser i motsatt retning, vil hastigheten reduseres. Dette er som en ball som ruller fremover på gresset, hvis den ikke blir presset av andre krefter, vil den stoppe på grunn av "motstanden" forårsaket av kontakt med gresset.

Dette er laserkjøling av atomer, og prosessen er en syklus. Og det er på grunn av denne syklusen at atomene fortsetter å kjøles ned.

I dette er den enkleste kjølingen å bruke Doppler-effekten.

Imidlertid kan ikke alle atomer avkjøles med lasere, og en "syklisk overgang" må finnes mellom atomnivåer for å oppnå dette. Kun gjennom sykliske overganger kan kjøling oppnås og fortsette kontinuerlig.

For tiden, fordi alkalimetallatomet (som Na) bare har ett elektron i det ytre laget, og de to elektronene i det ytterste laget av jordalkaligruppen (som Sr) kan også betraktes som en helhet, energien nivåene av disse to atomene er veldig enkle, og det er lett å oppnå "syklisk overgang", så atomene som nå avkjøles av mennesker er stort sett enkle alkalimetallatomer eller jordalkaliatomer.

Prinsippet for laserkjøling og dets anvendelse på kalde atomer