Principen för laserkylning och dess tillämpning på kalla atomer

Principen för laserkylning och dess tillämpning på kalla atomer

Inom kall atomfysik kräver mycket experimentellt arbete att kontrollera partiklar (fånga joniska atomer, såsom atomklockor), sakta ner dem och förbättra mätnoggrannheten. Med laserteknikens utveckling har laserkylning börjat användas flitigt även i kalla atomer.

På atomär skala är temperaturens essens den hastighet med vilken partiklar rör sig. Laserkylning är användningen av fotoner och atomer för att utbyta momentum och därigenom kyla atomer. Till exempel, om en atom har en framåtgående hastighet och sedan absorberar en flygande foton som rör sig 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 orsakas av 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 svalna.

I detta är den enklaste kylningen att använda dopplereffekten.

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

För närvarande, eftersom alkalimetallatomen (som Na) bara har en elektron i det yttre lagret, och de två elektronerna i det yttersta lagret av alkalijordgruppen (som Sr) kan också betraktas som en helhet, energin nivåerna av dessa två atomer är mycket enkla, och det är lätt att uppnå "cyklisk övergång", så de atomer som nu kyls av människor är mestadels enkla alkalimetallatomer eller jordalkaliatomer.

Principen för laserkylning och dess tillämpning på kalla atomer