Principen för laserkylning och dess tillämpning på kalla atomer

Principen för laserkylning och dess tillämpning på kalla atomer

Inom kallatomfysik kräver mycket experimentellt arbete att man kontrollerar partiklar (fängslar jonatomer, såsom atomklockor), saktar ner dem och förbättrar mätnoggrannheten. Med utvecklingen av laserteknik har laserkylning också börjat användas i stor utsträckning i kalla atomer.

På atomär skala är temperaturens kärna den hastighet med vilken partiklar rör sig. Laserkylning är användningen av fotoner och atomer för att utbyta momentum, och därigenom kyla atomer. Om till exempel en atom har en framåtriktad hastighet och sedan absorberar en flygande foton som färdas i motsatt riktning, kommer dess hastighet att sakta ner. Detta är som en boll som rullar framåt på gräset; om den inte trycks av andra krafter kommer den att stanna på grund av "motståndet" som uppstår vid kontakt med gräset.

Detta är laserkylning av atomer, och processen är en cykel. Och det är på grund av denna cykel som atomerna fortsätter att kylas ner.

I detta fall är den enklaste kylningen att använda Dopplereffekten.

Emellertid kan inte alla atomer kylas av lasrar, och en "cyklisk övergång" måste hittas mellan atomnivåerna för att uppnå detta. Endast genom cykliska övergångar kan kylning uppnås och fortsätta kontinuerligt.

Eftersom alkalimetallatomen (såsom Na) bara har en elektron i det yttre lagret, och de två elektronerna i det yttersta lagret av jordalkaligruppen (såsom Sr) också kan betraktas som en helhet, är energinivåerna för dessa två atomer mycket enkla, och det är lätt att uppnå "cyklisk övergång", så de atomer som nu kyls ner av människor är mestadels enkla alkalimetallatomer eller jordalkaliatomer.

Principen för laserkylning och dess tillämpning på kalla atomer