Principio del raffreddamento del laser e sua applicazione agli atomi freddi

Principio del raffreddamento del laser e sua applicazione agli atomi freddi

Nella fisica dell’atomo freddo, gran parte del lavoro sperimentale richiede il controllo delle particelle (imprigionando gli atomi ionici, come gli orologi atomici), il loro rallentamento e il miglioramento dell’accuratezza della misurazione.Con lo sviluppo della tecnologia laser, anche il raffreddamento laser ha iniziato ad essere ampiamente utilizzato negli atomi freddi.

Su scala atomica, l'essenza della temperatura è la velocità con cui si muovono le particelle.Il raffreddamento laser è l'uso di fotoni e atomi per scambiare quantità di moto, raffreddando così gli atomi.Ad esempio, se un atomo ha una velocità in avanti e poi assorbe un fotone volante che viaggia nella direzione opposta, la sua velocità rallenterà.È come una palla che rotola in avanti sull'erba, se non viene spinta da altre forze si fermerà per la “resistenza” provocata dal contatto con l'erba.

Questo è il raffreddamento laser degli atomi e il processo è un ciclo.Ed è a causa di questo ciclo che gli atomi continuano a raffreddarsi.

In questo caso, il raffreddamento più semplice consiste nell'utilizzare l'effetto Doppler.

Tuttavia, non tutti gli atomi possono essere raffreddati dai laser e per raggiungere questo obiettivo è necessario trovare una “transizione ciclica” tra i livelli atomici.Solo attraverso transizioni cicliche il raffreddamento può essere raggiunto e continuare ininterrottamente.

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 insieme, l'energia i livelli 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 di terre alcaline.

Principio del raffreddamento del laser e sua applicazione agli atomi freddi