หลักการทำความเย็นด้วยเลเซอร์และการประยุกต์ใช้กับอะตอมเย็น
ในฟิสิกส์อะตอมเย็น งานทดลองจำนวนมากต้องอาศัยการควบคุมอนุภาค (การกักขังอะตอมไอออนิก เช่น นาฬิกาอะตอม) การทำให้ช้าลง และปรับปรุงความแม่นยำในการวัด ด้วยการพัฒนาเทคโนโลยีเลเซอร์ การทำความเย็นด้วยเลเซอร์ก็เริ่มถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในอะตอมเย็นเช่นกัน
ในระดับอะตอม สาระสำคัญของอุณหภูมิคือความเร็วที่อนุภาคเคลื่อนที่ การทำความเย็นด้วยเลเซอร์คือการใช้โฟตอนและอะตอมเพื่อแลกเปลี่ยนโมเมนตัม จึงทำให้อะตอมเย็นลง ตัวอย่างเช่น หากอะตอมมีความเร็วไปข้างหน้า แล้วดูดซับโฟตอนที่กำลังบินซึ่งเคลื่อนที่ไปในทิศทางตรงข้าม ความเร็วของอะตอมจะช้าลง ซึ่งเปรียบเสมือนลูกบอลที่กลิ้งไปข้างหน้าบนหญ้า หากลูกบอลไม่ได้รับแรงอื่นผลัก ลูกบอลจะหยุดเนื่องจาก "แรงต้าน" ที่เกิดจากการสัมผัสกับหญ้า
นี่คือการทำให้อะตอมเย็นลงด้วยเลเซอร์ และกระบวนการนี้ก็เป็นวัฏจักร และเนื่องมาจากวัฏจักรนี้เองที่ทำให้อะตอมเย็นลงอย่างต่อเนื่อง
การทำความเย็นที่ง่ายที่สุดในกรณีนี้คือการใช้ปรากฏการณ์ดอปเปลอร์
อย่างไรก็ตาม อะตอมทั้งหมดไม่สามารถระบายความร้อนด้วยเลเซอร์ได้ และจะต้องพบ "การเปลี่ยนผ่านแบบวงจร" ระหว่างระดับอะตอมจึงจะบรรลุเป้าหมายนี้ได้ การเปลี่ยนผ่านแบบวงจรเท่านั้นที่จะทำให้เย็นลงและดำเนินต่อไปได้อย่างต่อเนื่อง
ในปัจจุบัน เนื่องจากอะตอมของโลหะอัลคาไล (เช่น Na) มีอิเล็กตรอนเพียงตัวเดียวในชั้นนอก และอิเล็กตรอนสองตัวในชั้นนอกสุดของกลุ่มอัลคาไลเอิร์ธ (เช่น Sr) ก็สามารถถือได้ว่าเป็นหนึ่งเดียวกัน ดังนั้น ระดับพลังงานของอะตอมทั้งสองนี้จึงเรียบง่ายมาก และสามารถบรรลุ "การเปลี่ยนผ่านแบบวงจร" ได้ง่าย ดังนั้น อะตอมที่ถูกทำให้เย็นลงโดยมนุษย์ในปัจจุบันจึงเป็นอะตอมของโลหะอัลคาไลที่เรียบง่ายหรืออะตอมของอัลคาไลเอิร์ธเป็นส่วนใหญ่
หลักการทำความเย็นด้วยเลเซอร์และการประยุกต์ใช้กับอะตอมเย็น
เวลาโพสต์: 25 มิ.ย. 2566