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 jonskih atoma, kao što su atomski satovi), njihovo usporavanje i poboljšanje točnosti mjerenja. Sa razvojem laserske tehnologije, lasersko hlađenje je takođe počelo da se široko koristi u hladnim atomima.

Na atomskoj skali, suština temperature je brzina kojom se čestice kreću. Lasersko hlađenje je korištenje fotona i atoma za razmjenu impulsa, čime se atomi hlade. Na primjer, ako atom ima brzinu naprijed, a zatim apsorbira leteći foton koji putuje u suprotnom smjeru, tada će se njegova brzina usporiti. Ovo je poput loptice koja se kotrlja naprijed po travi, ako je ne guraju druge sile, zaustavit će se zbog „otpora“ nastalog kontaktom sa travom.

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

U ovom slučaju, najjednostavnije hlađenje je korištenje Doplerovog efekta.

Međutim, ne mogu se svi atomi hladiti laserima, a da bi se to postiglo mora se pronaći "ciklički prijelaz" između atomskih nivoa. Samo kroz ciklične prelaze može se postići hlađenje i nastaviti kontinuirano.

Trenutno, pošto atom alkalnog metala (kao što je Na) ima samo jedan elektron u spoljašnjem sloju, a dva elektrona u najudaljenijem sloju zemnoalkalne grupe (kao što je Sr) se takođe mogu posmatrati kao celina, energija nivoi ova dva atoma su vrlo jednostavni i lako se postiže „ciklička tranzicija“, tako da su atomi koje sada ljudi hlade uglavnom jednostavni atomi alkalnih metala ili zemnoalkalni atomi.

Princip laserskog hlađenja i njegova primjena na hladne atome