Доплеровское охлаждение
-
История доплеровского охлаждения
- Предложено в 1975 году двумя группами
- Впервые продемонстрировано в 1978 году
- Нобелевская премия по физике в 1997 году
-
Краткое объяснение
- Излучение с частотой ниже электронного перехода атома
- Атомы поглощают фотоны, теряя импульс
- Испускание фотонов возвращает импульс, замедляя атом
- Процесс повторяется, уменьшая кинетическую энергию атома
-
Подробное объяснение
- Атомы почти прозрачны для большинства частот фотонов
- Несколько фотонов резонируют с атомом, вызывая поглощение и испускание
- Лазеры не увеличивают тепловую энергию, а управляют частотой
-
Пределы доплеровского охлаждения
- Минимальная температура ограничена шириной линии перехода
- Доплеровский предел подтвержден с метастабильным гелием
-
Субдоплеровское охлаждение
- Достигнуты температуры ниже доплеровского предела
- Используются методы, такие как сизифово охлаждение
-
Максимальная концентрация
- Минимальная концентрация для предотвращения поглощения фотонов
- Столкновения атомов нагревают их, ограничивая концентрацию
-
Атомная структура
- Только определенные атомы имеют оптические переходы для лазерного охлаждения
- Сверхтонкая структура усложняет процесс охлаждения
-
Лазерное охлаждение атомов
- Лазеры с частотной синхронизацией сложны и дороги
- Атомы, требующие более одного лазера с повторной накачкой, охлаждаются редко
- Молекулы трудно охлаждать лазером из-за ровибронных связей
-
Демонстрация лазерного охлаждения молекул
- Лазерное охлаждение молекул было продемонстрировано с SrF[10] и другими диатомовыми соединениями
-
Конфигурации охлаждения лазеров
- Встречно распространяющиеся лазерные лучи охлаждают три двигательные степени свободы атома
- Распространенные конфигурации включают оптическую патоку, магнитооптическую ловушку и замедлитель Зеемана
-
Охлаждение ионов в ионных ловушках
- Атомарные ионы могут быть охлаждены одним лазерным лучом при условии, что луч имеет составляющую по всем трем степеням свободы
- Нейтральные атомы требуют шести лучей для улавливания
-
Приложения лазерного охлаждения
- Метод оптической мелассы используется для доплеровского охлаждения
- Доплеровское охлаждение применяется в спектроскопии и метрологии для получения узких спектроскопических характеристик
- Все лучшие технологии атомных часов включают доплеровское охлаждение