Principio do arrefriamento láser e a súa aplicación aos átomos fríos

Principio do arrefriamento láser e a súa aplicación aos átomos fríos

Na física de átomos fríos, moitos traballos experimentais requiren controlar partículas (aprisionar átomos iónicos, como os reloxos atómicos), ralentizalos e mellorar a precisión das medicións. Co desenvolvemento da tecnoloxía láser, o arrefriamento con láser tamén comezou a ser amplamente utilizado nos átomos fríos.

A escala atómica, a esencia da temperatura é a velocidade á que se moven as partículas. O arrefriamento con láser é o uso de fotóns e átomos para intercambiar impulso, polo que arrefrian os átomos. Por exemplo, se un átomo ten unha velocidade cara adiante, e entón absorbe un fotón voador que viaxa na dirección oposta, entón a súa velocidade diminuirá. Isto é como unha bóla rodando cara adiante sobre a herba, se non é empuxada por outras forzas, parará debido á "resistencia" provocada polo contacto coa herba.

Este é o arrefriamento láser dos átomos, e o proceso é un ciclo. E é por mor deste ciclo que os átomos seguen arrefriándose.

Neste, o arrefriamento máis sinxelo é utilizar o efecto Doppler.

Non obstante, non todos os átomos poden arrefriarse con láseres, e hai que atopar unha "transición cíclica" entre os niveis atómicos para logralo. Só mediante transicións cíclicas se pode conseguir o arrefriamento e continuar continuamente.

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

Principio do arrefriamento láser e a súa aplicación aos átomos fríos