Лазерное охлаждение
-
Лазерное охлаждение
- Лазерное охлаждение использует лазерное излучение для охлаждения атомов, молекул и механических систем.
- Лазерное охлаждение основано на изменении импульса при поглощении и испускании фотонов.
- Эффект Доплера используется для охлаждения атомов, поглощающих фотоны в направлении, противоположном их движению.
-
История лазерного охлаждения
- Радиационное давление было предсказано Максвеллом и экспериментально подтверждено Лебедевым и другими.
- В 1933 году Отто Фриш отклонил пучок атомов натрия с помощью света.
- В 1975 году Хеншем и Шавловым и Вайнландом и Дехмелтом предложены методы лазерного охлаждения.
-
Первоначальные достижения
- В 1978 году Уайнленд и другие охладили ионы магния и бария.
- В 1982 году Уильям Филлипс применил лазерное охлаждение к нейтральным атомам.
- В 1995 году Эрик Корнелл и другие обнаружили конденсат Бозе-Эйнштейна.
-
Современные достижения
- В 2007 году Массачусетский технологический институт охладил объект до 0,8 К.
- В 2011 году Калифорнийский технологический институт и Венский университет охладили объект до 0,8 К в квантовом основном состоянии.
-
Методы лазерного охлаждения
- Доплеровское охлаждение является наиболее распространенным методом.
- Сизифово охлаждение и охлаждение боковой полосы комбинационного рассеяния также используются.
-
Лазерное охлаждение атомов
- Уменьшение случайного движения атомов для улавливания оптическими или магнитными полями
- Уменьшение систематической погрешности в спектроскопических измерениях
- Использование нескольких методов охлаждения для получения холодного образца
-
Процесс охлаждения
- Пар атомов стронция охлаждается доплеровским охлаждением
- Замедление и охлаждение с помощью замедлителя Зеемана
- Охлаждение в магнитооптической ловушке (MOT)
- Переход к использованию света с длиной волны 689 нм для более холодных атомов
- Испарительное охлаждение в оптической дипольной ловушке
-
Оборудование для лазерного охлаждения
- Вакуумная камера для предотвращения столкновений с частицами газа
- Атомный источник для получения тепловых атомов
- Ионная ловушка для экспериментов с ионами
- Магнитооптическая ловушка (MOT) для сбора и охлаждения атомов
-
Лазеры для лазерного охлаждения
- Выбор лазеров зависит от типа атома
- Для рубидия используются два перехода с длиной волны 780 нм
- Для ионов требуются микроватты оптической мощности
- Узкие лазеры стабилизируются на эталонных ячейках спектроскопии
-
Дополнительные методы и технологии
- Оптический пинцет для манипулирования атомами
- Замедлитель Зеемана для замедления и охлаждения пучка атомов
- Эффект Мессбауэра для резонансного излучения и поглощения гамма-излучения
- Мессбауэровская спектроскопия для спектроскопических измерений
- Квантовые холодильники для хранения и манипулирования атомами
- Хронология развития низкотемпературной технологии
- Охлаждение пучком частиц