Princip chlazení laseru a jeho aplikace na studené atomy

Princip chlazení laseru a jeho aplikace na studené atomy

Ve fyzice studených atomů vyžaduje spousta experimentální práce ovládání částic (uvěznění iontových atomů, jako jsou atomové hodiny), jejich zpomalení a zlepšení přesnosti měření. S rozvojem laserové technologie se začalo u studených atomů hojně využívat i laserové chlazení.

V atomovém měřítku je podstatou teploty rychlost, kterou se částice pohybují. Laserové chlazení je použití fotonů a atomů k výměně hybnosti, čímž dochází k chlazení atomů. Pokud má například atom dopřednou rychlost a poté pohltí letící foton pohybující se v opačném směru, pak se jeho rychlost zpomalí. Je to jako koule kutálející se dopředu po trávě, pokud není tlačena jinými silami, zastaví se kvůli „odporu“ vyvolanému kontaktem s trávou.

Toto je laserové chlazení atomů a proces je cyklus. A právě kvůli tomuto cyklu se atomy stále ochlazují.

V tomto je nejjednodušším chlazením využití Dopplerova jevu.

Ne všechny atomy však mohou být ochlazeny lasery a k dosažení tohoto cíle je třeba najít „cyklický přechod“ mezi atomovými úrovněmi. Pouze prostřednictvím cyklických přechodů lze dosáhnout ochlazování a pokračovat nepřetržitě.

V současné době, protože atom alkalického kovu (jako je Na) má pouze jeden elektron ve vnější vrstvě a dva elektrony ve vnější vrstvě skupiny alkalických zemin (jako je Sr) lze také považovat za celek, energie úrovně těchto dvou atomů jsou velmi jednoduché a je snadné dosáhnout „cyklického přechodu“, takže atomy, které jsou nyní lidmi ochlazovány, jsou většinou jednoduché atomy alkalických kovů nebo atomy alkalických zemin.

Princip chlazení laseru a jeho aplikace na studené atomy