Что Охлаждает Лазер?
Лазерное охлаждение - метод замедления атомов, и таким образом охлаждения их, используя лазеры. Обычно мы рассматриваем лазеры как нагревающиеся вещи, и они, конечно, делают в макроскопических масштабах, но для отдельных атомов или небольших групп атомов, они могут использоваться для того, чтобы охладиться. Самые холодные температуры, когда-либо производимые, меньше чем половина миллиардной части Кельвина (0.5 nanoKelvins), были достигнуты при использовании комбинации лазера охлаждающееся и охлаждение испарением. Эти температуры достигнуты с крошечным количеством рассеянных газов.
основной механизм, которым лазерное охлаждение замедляет атомы, заставляя их абсорбировать и испустить фотоны в случайных направлениях. Пока скорость атома больше чем скорость отдачи эмиссии фотона, полная скорость восстановлена. Если бы Вы всплывали на судне на воздушной подушке, перемещая значительную скорость в одном направлении, и беспорядочно бросили металлические шарики от судна на воздушной подушке, то в конечном счете Ваша скорость замедлилась бы, и Ваши движения полностью продиктовал бы эффект отдачи броска шариков. Именно так лазерные охлаждающиеся работы.
Лазер, охлаждающийся выборочно, имеет целью атомы, перемещающиеся в определенных направлениях и на определенных скоростях в пределах газа. Настраивая свет на определенную частоту, только ниже резонансной частоты для вещества, лазерная ловушка имеет целью только те атомы, двигающие это. Это происходит из-за эффекта Доплера - когда атом двигает исходный лазер, частота света увеличивается с точки зрения того атома. Это - та же самая причина, что звуковая частота изменяется, поскольку поезд ускоряет мимо неподвижного наблюдателя - относительная скорость между источником и объектом управляет очевидной частотой. Для атомов, не перемещающихся в ту пороговую скорость, они прозрачны к лазеру и поэтому не затронутые этим.
Когда очевидная частота света относительно определенных атомов в лазерной охлаждающейся ловушке является только правильной, атом абсорбирует поступающие фотоны, становится более энергетически эффективным временно, затем испускает фотон. Таким образом, атомы, перемещающиеся в определенном направлении по пороговой скорости, выборочно замедлены лазерным охлаждающимся устройством. Устраивая лазеры в 3-мерной матрице, окружая рассеянный газ, атомная скорость во всех трех степенях свободы может быть увлажнена, приводя к меньшему атомному движению и поэтому более низкой температуре. Газ должен быть рассеянным, чтобы гарантировать, что фотоны не повторно поглощены смежными атомами. Медленно управление частотой лазера может также быть полезным, поскольку это могло бы потребовать, чтобы несколько стадий охлаждения понизили газ к желаемой температуре. Сделайте это тщательно, и возможно Вы получите тот грант на проведение исследований, который Вы всегда хотели.