اصول خنک‌سازی لیزری و کاربرد آن در اتم‌های سرد
در فیزیک اتم سرد، بسیاری از کارهای تجربی نیاز به کنترل ذرات (محبوس کردن اتم‌های یونی، مانند ساعت‌های اتمی)، کند کردن آنها و بهبود دقت اندازه‌گیری دارند. با توسعه فناوری لیزر، خنک‌سازی لیزری نیز به طور گسترده در اتم‌های سرد مورد استفاده قرار گرفته است.
در مقیاس اتمی، جوهره دما، سرعت حرکت ذرات است. خنک‌سازی لیزری، استفاده از فوتون‌ها و اتم‌ها برای تبادل تکانه و در نتیجه خنک‌سازی اتم‌ها است. به عنوان مثال، اگر یک اتم سرعت رو به جلو داشته باشد و سپس یک فوتون در حال حرکت در جهت مخالف را جذب کند، سرعت آن کاهش می‌یابد. این مانند توپی است که روی چمن به جلو می‌غلتد، اگر توسط نیروهای دیگری هل داده نشود، به دلیل «مقاومت» ناشی از تماس با چمن متوقف می‌شود.
این خنک‌سازی لیزری اتم‌ها است، و این فرآیند یک چرخه است. و به دلیل همین چرخه است که اتم‌ها به خنک شدن ادامه می‌دهند.
در این مورد، ساده‌ترین خنک‌سازی استفاده از اثر دوپلر است.
با این حال، همه اتم‌ها را نمی‌توان با لیزر خنک کرد و برای دستیابی به این هدف باید یک «گذار چرخه‌ای» بین سطوح اتمی یافت شود. تنها از طریق گذارهای چرخه‌ای می‌توان به خنک‌سازی دست یافت و آن را به طور مداوم ادامه داد.
در حال حاضر، از آنجا که اتم فلز قلیایی (مانند Na) تنها یک الکترون در لایه بیرونی دارد و دو الکترون در بیرونی‌ترین لایه گروه قلیایی خاکی (مانند Sr) نیز می‌توانند به عنوان یک کل در نظر گرفته شوند، سطح انرژی این دو اتم بسیار ساده است و دستیابی به "گذار چرخه‌ای" آسان است، بنابراین اتم‌هایی که اکنون توسط مردم خنک می‌شوند، اکثراً اتم‌های ساده فلز قلیایی یا اتم‌های قلیایی خاکی هستند.
اصول خنک‌سازی لیزری و کاربرد آن در اتم‌های سرد
زمان ارسال: 25 ژوئن 2023