Принцип лазерного охлаждения и его применение к холодным атомам.
В физике холодного атома большая часть экспериментальной работы требует управления частицами (заключение в тюрьму ионных атомов, таких как атомные часы), их замедление и повышение точности измерений.С развитием лазерной техники лазерное охлаждение стало широко применяться и в холодных атомах.
На атомном уровне сущность температуры — это скорость, с которой движутся частицы.Лазерное охлаждение — это использование фотонов и атомов для обмена импульсом, тем самым охлаждая атомы.Например, если атом имеет скорость вперед, а затем поглощает летящий фотон, летящий в противоположном направлении, то его скорость замедлится.Это похоже на катящийся вперед по траве мяч: если его не толкать другие силы, он остановится из-за «сопротивления», возникающего при контакте с травой.
Это лазерное охлаждение атомов, и процесс представляет собой цикл.И именно из-за этого цикла атомы продолжают остывать.
При этом простейшим охлаждением является использование эффекта Доплера.
Однако не все атомы можно охладить лазерами, и для этого необходимо найти «циклический переход» между атомными уровнями.Только посредством циклических переходов можно добиться охлаждения и продолжать его непрерывно.
В настоящее время, поскольку атом щелочного металла (например, Na) имеет только один электрон во внешнем слое, а два электрона в самом внешнем слое щелочноземельной группы (например, Sr) также можно рассматривать как единое целое, энергия уровни этих двух атомов очень просты, и легко добиться «циклического перехода», поэтому атомы, которые сейчас охлаждают люди, представляют собой в основном простые атомы щелочных металлов или атомы щелочноземельных металлов.
Принцип лазерного охлаждения и его применение к холодным атомам.
Время публикации: 25 июня 2023 г.