เลเซอร์ระบายความร้อนคืออะไร?

การระบายความร้อนด้วยเลเซอร์เป็นวิธีการชะลอตัวของอะตอมและทำให้เย็นลงโดยใช้เลเซอร์โดยทั่วไปแล้วเรามองว่าเลเซอร์เป็นสิ่งที่ให้ความร้อนขึ้นและแน่นอนว่าพวกเขาจะทำในเครื่องชั่งขนาดมหึมา แต่สำหรับอะตอมแต่ละตัวหรืออะตอมกลุ่มเล็ก ๆ พวกเขาสามารถใช้สำหรับการระบายความร้อนอุณหภูมิที่เย็นที่สุดที่เคยเกิดขึ้นน้อยกว่าครึ่งพันล้านของเคลวิน (0.5 nanokelvins) ได้รับความสำเร็จโดยการใช้การผสมผสานของการระบายความร้อนด้วยเลเซอร์และการระบายความร้อนแบบระเหยอุณหภูมิเหล่านี้สามารถทำได้ด้วยก๊าซกระจายในปริมาณเล็กน้อย

กลไกหลักที่การระบายความร้อนด้วยเลเซอร์ช้าลงอะตอมคือทำให้พวกเขาดูดซับและปล่อยโฟตอนในทิศทางแบบสุ่มตราบใดที่ความเร็วของอะตอมนั้นยิ่งใหญ่กว่าความเร็วการหดตัวของการปล่อยโฟตอนความเร็วโดยรวมจะลดลงหากคุณลอยอยู่บนเรือที่ลอยตัวการเคลื่อนย้ายความเร็วที่สำคัญในทิศทางเดียวและโยนลูกโลหะแบบสุ่มออกไปจากการตกตะกอนในที่สุดความเร็วของคุณจะช้าลงและการเคลื่อนไหวของคุณจะถูกกำหนดโดยผลการหดตัวของการขว้างลูกนั่นคือวิธีการทำงานของการระบายความร้อนด้วยเลเซอร์

การระบายความร้อนด้วยเลเซอร์เป้าหมายการเลือกอะตอมที่เคลื่อนที่ไปในบางทิศทางและด้วยความเร็วบางอย่างภายในก๊าซโดยการปรับแสงให้กับความถี่เฉพาะด้านล่างความถี่เรโซแนนท์สำหรับสารจะต้องดักจับกับดักเลเซอร์เฉพาะอะตอมที่เคลื่อนที่ไปทางนั้นนี่เป็นเพราะเอฟเฟกต์ Doppler - เมื่ออะตอมเคลื่อนไปทางเลเซอร์ต้นทางความถี่ของแสงจะเพิ่มขึ้นจากมุมมองของอะตอมนั้นนี่คือเหตุผลเดียวกับที่ความถี่เสียงแตกต่างกันไปตามความเร็วรถไฟผ่านผู้สังเกตการณ์ที่อยู่กับที่ - ความเร็วสัมพัทธ์ระหว่างแหล่งที่มาและวัตถุจัดการกับความถี่ที่ชัดเจนสำหรับอะตอมที่ไม่เคลื่อนที่ที่ความเร็วเกณฑ์นั้นจะโปร่งใสกับเลเซอร์และดังนั้นจึงไม่ได้รับผลกระทบจากมัน

เมื่อความถี่ที่ชัดเจนของแสงที่เกี่ยวกับอะตอมบางตัวในกับดักทำความเย็นด้วยเลเซอร์นั้นถูกต้องโฟตอนได้รับพลังมากขึ้นชั่วคราวจากนั้นปล่อยโฟตอนดังนั้นอะตอมที่เคลื่อนที่ไปในทิศทางที่แน่นอนเหนือความเร็วเกณฑ์จะถูกเลือกช้าลงโดยอุปกรณ์ทำความเย็นด้วยเลเซอร์โดยการจัดเรียงเลเซอร์ในเมทริกซ์ 3 มิติรอบ ๆ ก๊าซกระจายความเร็วของอะตอมในทั้งสามองศาของอิสรภาพสามารถลดลงได้ซึ่งนำไปสู่การเคลื่อนไหวของอะตอมน้อยลงและอุณหภูมิลดลงก๊าซจะต้องแพร่กระจายเพื่อให้แน่ใจว่าโฟตอนจะไม่ถูกดูดซับโดยอะตอมที่อยู่ติดกันการจัดการความถี่ของเลเซอร์อย่างช้าๆอาจเป็นประโยชน์เนื่องจากอาจต้องใช้การระบายความร้อนหลายขั้นตอนเพื่อลดก๊าซให้กับอุณหภูมิที่ต้องการทำอย่างระมัดระวังและบางทีคุณอาจได้รับทุนวิจัยที่คุณต้องการเสมอ