Lāzera dzesēšanas princips un tā pielietojums aukstiem atomiem

Lāzera dzesēšanas princips un tā pielietojums aukstiem atomiem

Auksto atomu fizikā daudzi eksperimentāli darbi prasa daļiņu kontroli (jonu atomu ieslodzīšanu, piemēram, atomu pulksteņus), to palēnināšanu un mērījumu precizitātes uzlabošanu. Attīstoties lāzertehnoloģijai, lāzerdzesēšana ir sākusi plaši tikt izmantota arī aukstajos atomos.

Atomu mērogā temperatūras būtība ir daļiņu kustības ātrums. Lāzera dzesēšana ir fotonu un atomu izmantošana impulsa apmaiņai, tādējādi atdzesējot atomus. Piemēram, ja atomam ir virzības ātrums uz priekšu un tas absorbē lidojošu fotonu, kas pārvietojas pretējā virzienā, tad tā ātrums samazināsies. Tas ir kā bumba, kas ripo uz priekšu pa zāli – ja to nespiež citi spēki, tā apstāsies "pretestības" dēļ, ko rada saskare ar zāli.

Šī ir atomu atdzesēšana ar lāzeru, un šis process ir cikls. Un tieši šī cikla dēļ atomi turpina atdzist.

Šajā gadījumā vienkāršākā dzesēšana ir Doplera efekta izmantošana.

Tomēr ne visus atomus var atdzesēt ar lāzeriem, un, lai to panāktu, starp atomu līmeņiem ir jāatrod "cikliska pāreja". Tikai ar ciklisku pāreju palīdzību var panākt dzesēšanu un turpināties nepārtraukti.

Pašlaik, tā kā sārmu metāla atomam (piemēram, Na) ārējā slānī ir tikai viens elektrons, un divus elektronus sārmu zemes grupas ārējā slānī (piemēram, Sr) var uzskatīt arī par vienu veselumu, šo divu atomu enerģijas līmeņi ir ļoti vienkārši, un ir viegli panākt "ciklisku pāreju", tāpēc atomi, kurus cilvēki tagad atdzesē, pārsvarā ir vienkārši sārmu metālu atomi vai sārmu zemes atomi.

Lāzera dzesēšanas princips un tā pielietojums aukstiem atomiem