Principio del raffreddamento laser e sua applicazione agli atomi freddi
Nella fisica degli atomi freddi, gran parte del lavoro sperimentale richiede il controllo delle particelle (imprigionando atomi ionici, come negli orologi atomici), il loro rallentamento e il miglioramento della precisione di misurazione. Con lo sviluppo della tecnologia laser, anche il raffreddamento laser ha iniziato a essere ampiamente utilizzato negli atomi freddi.
Su scala atomica, l'essenza della temperatura è la velocità di movimento delle particelle. Il raffreddamento laser utilizza fotoni e atomi per scambiare quantità di moto, raffreddando così gli atomi. Ad esempio, se un atomo ha una velocità di avanzamento e poi assorbe un fotone che viaggia nella direzione opposta, la sua velocità rallenterà. È come una palla che rotola sull'erba: se non viene spinta da altre forze, si fermerà a causa della "resistenza" generata dal contatto con l'erba.
Questo è il raffreddamento laser degli atomi, e il processo è ciclico. Ed è grazie a questo ciclo che gli atomi continuano a raffreddarsi.
In questo caso, il raffreddamento più semplice è quello che sfrutta l'effetto Doppler.
Tuttavia, non tutti gli atomi possono essere raffreddati con il laser e per raggiungere questo obiettivo è necessario trovare una "transizione ciclica" tra i livelli atomici. Solo attraverso transizioni cicliche è possibile ottenere un raffreddamento continuo.
Attualmente, poiché l'atomo di metallo alcalino (come Na) ha un solo elettrone nello strato esterno e anche i due elettroni nello strato più esterno del gruppo alcalino-terroso (come Sr) possono essere considerati come un tutt'uno, i livelli energetici di questi due atomi sono molto semplici ed è facile ottenere una "transizione ciclica", quindi gli atomi che ora vengono raffreddati dalle persone sono per lo più semplici atomi di metalli alcalini o atomi alcalino-terrosi.
Principio del raffreddamento laser e sua applicazione agli atomi freddi
Data di pubblicazione: 25 giugno 2023