หลักการของการระบายความร้อนด้วยเลเซอร์และการประยุกต์ใช้กับอะตอมเย็น

หลักการของการระบายความร้อนด้วยเลเซอร์และการประยุกต์ใช้กับอะตอมเย็น

ในฟิสิกส์อะตอมเย็นงานทดลองจำนวนมากต้องการการควบคุมอนุภาค (การกักขังอะตอมไอออนิกเช่นนาฬิกาอะตอม) ทำให้พวกมันช้าลงและปรับปรุงความแม่นยำในการวัด ด้วยการพัฒนาเทคโนโลยีเลเซอร์การระบายความร้อนด้วยเลเซอร์ก็เริ่มใช้กันอย่างแพร่หลายในอะตอมเย็น

ในระดับอะตอมสาระสำคัญของอุณหภูมิคือความเร็วที่อนุภาคเคลื่อนที่ การระบายความร้อนด้วยเลเซอร์คือการใช้โฟตอนและอะตอมเพื่อแลกเปลี่ยนโมเมนตัมดังนั้นอะตอมที่เย็นลง ตัวอย่างเช่นหากอะตอมมีความเร็วไปข้างหน้าและจากนั้นจะดูดซับโฟตอนที่บินไปในทิศทางตรงกันข้ามความเร็วของมันจะช้าลง นี่เป็นเหมือนลูกบอลกลิ้งไปข้างหน้าบนหญ้าถ้ามันไม่ได้ถูกผลักโดยกองกำลังอื่นมันจะหยุดเนื่องจาก "การต่อต้าน" ที่เกิดจากการสัมผัสกับหญ้า

นี่คือการระบายความร้อนด้วยเลเซอร์ของอะตอมและกระบวนการเป็นวัฏจักร และเป็นเพราะวัฏจักรนี้ที่อะตอมเย็นลง

ในเรื่องนี้การระบายความร้อนที่ง่ายที่สุดคือการใช้เอฟเฟกต์ Doppler

อย่างไรก็ตามอะตอมทั้งหมดไม่สามารถระบายความร้อนด้วยเลเซอร์และต้องพบ“ การเปลี่ยนแปลงแบบวงจร” ระหว่างระดับอะตอมเพื่อให้บรรลุเป้าหมายนี้ ผ่านการเปลี่ยนผ่านแบบวัฏจักรเท่านั้นที่สามารถทำให้เย็นลงและดำเนินการต่อไปอย่างต่อเนื่อง

ในปัจจุบันเนื่องจากอะตอมโลหะอัลคาไล (เช่น Na) มีอิเล็กตรอนเพียงหนึ่งตัวในชั้นนอกและอิเล็กตรอนสองตัวในชั้นนอกสุดของกลุ่มโลกอัลคาลี (เช่น SR) สามารถถือได้ว่าเป็นส่วนใหญ่ของโลกทั้งสอง อะตอม

หลักการของการระบายความร้อนด้วยเลเซอร์และการประยุกต์ใช้กับอะตอมเย็น