หลักการระบายความร้อนด้วยเลเซอร์และการประยุกต์กับอะตอมเย็น
ในฟิสิกส์อะตอมเย็น งานทดลองจำนวนมากจำเป็นต้องควบคุมอนุภาค (กักขังอะตอมไอออนิก เช่น นาฬิกาอะตอม) ทำให้อนุภาคช้าลง และปรับปรุงความแม่นยำในการวัดด้วยการพัฒนาเทคโนโลยีเลเซอร์ การระบายความร้อนด้วยเลเซอร์ก็เริ่มมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในอะตอมเย็น
ในระดับอะตอม สาระสำคัญของอุณหภูมิคือความเร็วที่อนุภาคเคลื่อนที่การระบายความร้อนด้วยเลเซอร์คือการใช้โฟตอนและอะตอมเพื่อแลกเปลี่ยนโมเมนตัม ซึ่งจะทำให้อะตอมเย็นลงตัวอย่างเช่น ถ้าอะตอมมีความเร็วไปข้างหน้า แล้วดูดซับโฟตอนที่บินไปในทิศทางตรงกันข้าม ความเร็วของมันก็จะช้าลงเปรียบเสมือนลูกบอลกลิ้งไปข้างหน้าบนพื้นหญ้า ถ้าไม่โดนแรงอื่นผลัก มันก็จะหยุดเพราะแรงต้านที่เกิดจากการสัมผัสกับหญ้า
นี่คือการระบายความร้อนด้วยเลเซอร์ของอะตอม และกระบวนการนี้เป็นวัฏจักรและเป็นเพราะวัฏจักรนี้เองที่ทำให้อะตอมเย็นตัวลง
ในการนี้ การระบายความร้อนที่ง่ายที่สุดคือการใช้เอฟเฟกต์ดอปเปลอร์
อย่างไรก็ตาม ไม่ใช่ว่าอะตอมทั้งหมดจะสามารถระบายความร้อนด้วยเลเซอร์ได้ และจะต้องพบ "การเปลี่ยนผ่านแบบวงจร" ระหว่างระดับอะตอมเพื่อให้บรรลุเป้าหมายนี้เฉพาะการเปลี่ยนผ่านแบบวนเท่านั้นที่สามารถทำความเย็นได้และดำเนินต่อไปอย่างต่อเนื่อง
ในปัจจุบัน เนื่องจากอะตอมของโลหะอัลคาไล (เช่น Na) มีอิเล็กตรอนเพียงตัวเดียวในชั้นนอก และอิเล็กตรอนสองตัวในชั้นนอกสุดของกลุ่มดินอัลคาไล (เช่น Sr) ก็สามารถถือเป็นภาพรวมได้เช่นกัน พลังงาน ระดับของอะตอมทั้งสองนี้ง่ายมาก และเป็นเรื่องง่ายที่จะบรรลุ "การเปลี่ยนแปลงแบบวงจร" ดังนั้นอะตอมที่มนุษย์ทำให้เย็นลงในปัจจุบันส่วนใหญ่เป็นอะตอมของโลหะอัลคาไลธรรมดาหรืออะตอมของโลหะอัลคาไลเอิร์ธ
หลักการระบายความร้อนด้วยเลเซอร์และการประยุกต์กับอะตอมเย็น
เวลาโพสต์: 25 มิ.ย.-2023