Princíp laserového chladenia a jeho aplikácia na studené atómy
Vo fyzike studených atómov si veľa experimentálnej práce vyžaduje riadenie častíc (väznenie iónových atómov, ako sú atómové hodiny), ich spomaľovanie a zlepšovanie presnosti merania. S rozvojom laserovej technológie sa laserové chladenie začalo široko používať aj v studených atómoch.
Na atómovej úrovni je podstatou teploty rýchlosť, akou sa častice pohybujú. Laserové chladenie je využitie fotónov a atómov na výmenu hybnosti, čím sa atómy ochladzujú. Napríklad, ak má atóm rýchlosť pohybujúcu sa vpred a potom absorbuje letiaci fotón pohybujúci sa v opačnom smere, jeho rýchlosť sa spomalí. Je to ako lopta kotúľajúca sa vpred po tráve, ak nie je tlačená inými silami, zastaví sa kvôli „odporu“ spôsobenému kontaktom s trávou.
Toto je laserové chladenie atómov a proces je cyklus. A práve vďaka tomuto cyklu sa atómy neustále ochladzujú.
V tomto prípade je najjednoduchším chladením použitie Dopplerovho javu.
Nie všetky atómy je však možné ochladiť lasermi a na dosiahnutie tohto cieľa je potrebné nájsť „cyklický prechod“ medzi atómovými úrovňami. Iba prostredníctvom cyklických prechodov je možné dosiahnuť ochladzovanie a pokračovať v ňom nepretržite.
V súčasnosti, keďže atóm alkalického kovu (ako napríklad Na) má vo vonkajšej vrstve iba jeden elektrón a dva elektróny vo vonkajšej vrstve skupiny kovov alkalických zemín (ako napríklad Sr) možno tiež považovať za celok, energetické hladiny týchto dvoch atómov sú veľmi jednoduché a je ľahké dosiahnuť „cyklický prechod“, takže atómy, ktoré ľudia teraz ochladzujú, sú väčšinou jednoduché atómy alkalických kovov alebo atómy kovov alkalických zemín.
Princíp laserového chladenia a jeho aplikácia na studené atómy
Čas uverejnenia: 25. júna 2023