Τι είναι η ψύξη λέιζερ;

Η ψύξη λέιζερ είναι μια μέθοδος επιβράδυνσης των ατόμων και έτσι τα ψύξη τους, χρησιμοποιώντας λέιζερ.Συνήθως βλέπουμε τα λέιζερ ως θέρμανση των πραγμάτων και σίγουρα κάνουν σε μακροσκοπικές κλίμακες, αλλά για μεμονωμένα άτομα ή μικρές ομάδες ατόμων, μπορούν να χρησιμοποιηθούν για ψύξη.Οι πιο κρύες θερμοκρασίες που δημιουργήθηκαν ποτέ, λιγότερο από μισό δισεκατομμύριο από ένα kelvin (0,5 nanokelvins) έχουν επιτευχθεί χρησιμοποιώντας ένα συνδυασμό ψύξης λέιζερ και ψύξης εξατμίσεως.Αυτές οι θερμοκρασίες επιτυγχάνονται με μικροσκοπικές ποσότητες διάχυτων αερίων.

Ο κύριος μηχανισμός με τον οποίο η ψύξη με λέιζερ επιβραδύνει τα άτομα είναι να τους προκαλέσει να απορροφήσουν και να εκπέμπουν φωτόνια σε τυχαίες κατευθύνσεις.Όσο η ταχύτητα του ατόμου είναι μεγαλύτερη από την ταχύτητα ανάκρουσης της εκπομπής φωτονίων, η συνολική ταχύτητα μειώνεται.Εάν επιπλέετε σε ένα hovercraft, μετακινώντας μια σημαντική ταχύτητα προς μία κατεύθυνση και τυχαία έριξε μεταλλικές μπάλες από το αιωρούμενο, τελικά η ταχύτητά σας θα επιβραδύνει και οι κινήσεις σας θα υπαγορεύονταν εξ ολοκλήρου από την επίδραση ανάκρουσης της ρίψης των μπάλες.Αυτός είναι ο τρόπος με τον οποίο λειτουργεί η ψύξη λέιζερ.

Η ψύξη λέιζερ επιλεκτικά στοχεύει τα άτομα που κινούνται προς ορισμένες κατευθύνσεις και σε ορισμένες ταχύτητες μέσα στο αέριο.Με τον συντονισμό του φωτός σε μια συγκεκριμένη συχνότητα, ακριβώς κάτω από τη συχνότητα συντονισμού για την ουσία, η παγίδα λέιζερ στοχεύει μόνο εκείνα τα άτομα που κινούνται προς αυτήν.Αυτό οφείλεται στο φαινόμενο Doppler - όταν το άτομο κινείται προς το λέιζερ πηγής, η συχνότητα του φωτός αυξάνεται από την άποψη αυτού του ατόμου.Αυτός είναι ο ίδιος λόγος που η συχνότητα του ήχου ποικίλλει καθώς μια αμαξοστοιχία επιταχύνεται από έναν ακίνητο παρατηρητή - η σχετική ταχύτητα μεταξύ πηγής και αντικειμένου χειρίζεται την φαινομενική συχνότητα.Για τα άτομα που δεν κινούνται σε αυτή την ταχύτητα κατωφλίου, είναι διαφανή με το λέιζερ και επομένως δεν επηρεάζονται από αυτό.

Όταν η φαινομενική συχνότητα του φωτός σε σχέση με ορισμένα άτομα στην παγίδα ψύξης λέιζερ είναι σωστή, το άτομο απορροφά την εισερχόμενηΦωτόνια, παίρνει πιο ενεργητικό προσωρινά, στη συνέχεια εκπέμπει ένα φωτόνιο.Έτσι, τα άτομα που κινούνται προς μια ορισμένη κατεύθυνση σε μια ταχύτητα κατωφλίου επιβραδύνονται επιλεκτικά από τη συσκευή ψύξης λέιζερ.Με την τοποθέτηση των λέιζερ σε μια τρισδιάστατη μήτρα, που περιβάλλει το διάχυτο αέριο, η ατομική ταχύτητα και στους τρεις βαθμούς ελευθερίας μπορεί να μειωθεί, οδηγώντας σε λιγότερη ατομική κίνηση και συνεπώς χαμηλότερη θερμοκρασία.Το αέριο πρέπει να είναι διάχυτο για να διασφαλιστεί ότι τα φωτόνια δεν επαναρροφούνται από γειτονικά άτομα.Η σιγά -σιγά χειρισμό της συχνότητας του λέιζερ μπορεί επίσης να είναι χρήσιμη, καθώς μπορεί να απαιτεί διάφορα στάδια ψύξης για να μειωθεί το αέριο στην επιθυμητή θερμοκρασία.Κάντε το προσεκτικά, και ίσως θα πάρετε αυτή την επιχορήγηση έρευνας που πάντα θέλατε.