Cos'è il raffreddamento al laser?

Il raffreddamento laser è un metodo per rallentare gli atomi e quindi raffreddarli, usando i laser.In genere consideriamo i laser come le cose riscaldanti, e certamente fanno su scale macroscopiche, ma per singoli atomi o piccoli gruppi di atomi, possono essere usati per il raffreddamento.Le temperature più fredde mai generate, meno di mezzo miliardo di un kelvin (0,5 nanokelvin) sono state raggiunte usando una combinazione di raffreddamento laser e raffreddamento evaporativo.Queste temperature si ottengono con piccole quantità di gas diffusi.

Il meccanismo primario con cui il raffreddamento laser rallenta gli atomi sta causando loro assorbire ed emettere fotoni in direzioni casuali.Finché la velocità dell'atomo è maggiore della velocità di rinculo dell'emissione di fotoni, la velocità complessiva viene ridotta.Se fossi fluttuante su un hovercraft, muovendo una velocità significativa in una direzione e lanciava casualmente le palle metalliche dall'overcraft, alla fine la tua velocità rallenterebbe e i tuoi movimenti sarebbero interamente dettati dall'effetto di rinculo del lancio delle palle.Ecco come funziona il raffreddamento laser.

Il raffreddamento laser prende di mira selettivamente gli atomi che si muovono in determinate direzioni e a determinate velocità all'interno del gas.Accordando la luce a una frequenza specifica, appena sotto la frequenza di risonanza per la sostanza, la trappola laser prende di mira solo quegli atomi che si muovono verso di essa.Ciò è dovuto all'effetto Doppler: quando l'atomo si muove verso il laser di origine, la frequenza della luce aumenta dal punto di vista di quell'atomo.Questo è lo stesso motivo per cui la frequenza sonora varia quando un treno accelera un osservatore stazionario: la velocità relativa tra sorgente e oggetto manipola la frequenza apparente.Per gli atomi che non si muovono a quella velocità di soglia, sono trasparenti al laser e quindi non ne sono influenzati.fotoni, diventa temporaneamente più energico, quindi emette un fotone.Quindi gli atomi che si muovono in una certa direzione su una velocità di soglia vengono rallentati selettivamente dal dispositivo di raffreddamento laser.Organizzando i laser in una matrice tridimensionale, che circonda il gas diffuso, la velocità atomica in tutti e tre i gradi di libertà può essere smorzata, portando a un movimento meno atomico e quindi a una temperatura inferiore.Il gas deve essere diffuso per garantire che i fotoni non siano riassorbiti da atomi adiacenti.Manipolare lentamente la frequenza del laser può anche essere utile, in quanto potrebbe richiedere diverse fasi di raffreddamento per abbassare il gas alla temperatura desiderata.Fallo con attenzione e forse otterrai quella ricerca di ricerca che hai sempre desiderato.