Beginsel van laserverkoeling en die toepassing daarvan op koue atome

Beginsel van laserverkoeling en die toepassing daarvan op koue atome

In koue atoomfisika vereis baie eksperimentele werk die beheer van deeltjies (die opsluiting van ioniese atome, soos atoomhorlosies), die vertraging daarvan en die verbetering van meet akkuraatheid. Met die ontwikkeling van lasertegnologie het laserverkoeling ook wyd begin gebruik word in koue atome.

Op die atoomskaal is die essensie van temperatuur die spoed waarteen deeltjies beweeg. Laserverkoeling is die gebruik van fotone en atome om momentum uit te ruil, waardeur atome afgekoel word. Byvoorbeeld, as 'n atoom 'n voorwaartse snelheid het, en dan 'n vlieënde foton absorbeer wat in die teenoorgestelde rigting beweeg, dan sal die snelheid daarvan afneem. Dit is soos 'n bal wat vorentoe op die gras rol; as dit nie deur ander kragte gestoot word nie, sal dit stop as gevolg van die "weerstand" wat deur kontak met die gras veroorsaak word.

Dit is die laserverkoeling van atome, en die proses is 'n siklus. En dis as gevolg van hierdie siklus dat die atome aanhou afkoel.

Hierin is die eenvoudigste verkoeling om die Doppler-effek te gebruik.

Nie alle atome kan egter deur lasers afgekoel word nie, en 'n "sikliese oorgang" moet tussen atoomvlakke gevind word om dit te bereik. Slegs deur sikliese oorgange kan verkoeling bereik word en voortdurend voortduur.

Omdat die alkalimetaalatoom (soos Na) tans slegs een elektron in die buitenste laag het, en die twee elektrone in die buitenste laag van die alkali-aardegroep (soos Sr) ook as 'n geheel beskou kan word, is die energievlakke van hierdie twee atome baie eenvoudig, en dit is maklik om "sikliese oorgang" te bereik, dus is die atome wat nou deur mense afgekoel word meestal eenvoudige alkalimetaalatome of alkali-aardeatome.

Beginsel van laserverkoeling en die toepassing daarvan op koue atome