Principio do arrefriamento por láser e a súa aplicación a átomos fríos

Principio do arrefriamento por láser e a súa aplicación a átomos fríos

Na física de átomos fríos, moitos traballos experimentais requiren controlar as partículas (aprisionar átomos iónicos, como os reloxos atómicos), ralentizalas e mellorar a precisión das medicións. Co desenvolvemento da tecnoloxía láser, o arrefriamento por láser tamén comezou a utilizarse amplamente en átomos fríos.

A escala atómica, a esencia da temperatura é a velocidade á que se moven as partículas. O arrefriamento por láser é o uso de fotóns e átomos para intercambiar momento, arrefriando así os átomos. Por exemplo, se un átomo ten unha velocidade cara adiante e logo absorbe un fotón que voa na dirección oposta, a súa velocidade diminuirá. Isto é como unha pelota que roda cara adiante na herba: se non é empurrada por outras forzas, deterase debido á "resistencia" provocada polo contacto coa herba.

Este é o arrefriamento por láser dos átomos, e o proceso é un ciclo. E é debido a este ciclo que os átomos seguen arrefriándose.

Neste caso, o arrefriamento máis sinxelo é usar o efecto Doppler.

Non obstante, non todos os átomos poden ser arrefriados por láseres, e para conseguilo débese atopar unha "transición cíclica" entre os niveis atómicos. Só mediante transicións cíclicas pódese conseguir o arrefriamento e este pode continuar de forma continua.

Na actualidade, debido a que o átomo de metal alcalino (como o Na) só ten un electrón na capa exterior e os dous electróns da capa máis externa do grupo alcalinotérreo (como o Sr) tamén se poden considerar como un todo, os niveis de enerxía destes dous átomos son moi simples e é doado conseguir unha "transición cíclica", polo que os átomos que agora arrefrían as persoas son na súa maioría átomos de metais alcalinos simples ou átomos de metal alcalinotérreo.

Principio do arrefriamento por láser e a súa aplicación a átomos fríos