Lazerle soğutma, atomları yavaşlatan ve dolayısıyla lazer kullanarak onları soğutmanın bir yöntemidir. Tipik olarak, lazerleri bir şeyleri ısıtmak olarak görüyoruz ve kesinlikle makroskopik ölçeklerde yapıyorlar, ancak tek tek atomlar veya küçük atom grupları için, soğutma için kullanılabilirler. Bugüne kadar elde edilen en düşük sıcaklıklar, bir Kelvin'nin (milyar nanoKelvin'lerinin) milyarda birinden daha az bir kısmı, lazer soğutma ve buharlaşmalı soğutma kombinasyonu kullanılarak elde edildi. Bu sıcaklıklar az miktarda dağılmış gaz ile elde edilir.
Lazer soğutmanın atomları yavaşlattığı birincil mekanizma, fotonları rasgele yönlerde emme ve yaymalarına neden olur. Atomun hızı, foton emisyonunun geri tepme hızından daha büyük olduğu sürece, genel hız azaltılır. Bir hovercraft üzerinde yüzüyor, tek bir yönde önemli bir hızla hareket ediyorsanız ve metalik topları hovercraftdan rasgele fırlatırsanız, sonunda hızınız yavaşlar ve hareketleriniz tamamen topları fırlatmanın geri tepme etkisiyle belirlenir. Lazer soğutma bu şekilde çalışır.
Lazer soğutma seçici olarak belirli yönlerde ve gaz içinde belirli hızlarda hareket eden atomları hedefler. Işığı, madde için rezonans frekansının hemen altında belirli bir frekansa ayarlayarak, lazer kapanı yalnızca kendisine doğru hareket eden atomları hedefler. Bu, Doppler etkisinden kaynaklanır - atom kaynak lazere doğru hareket ederken ışığın frekansı o atomun bakış açısından artar. Bu, ses frekansının bir sabit gözlemcinin ötesindeki bir tren hızı olarak değişmesiyle aynı sebepten dolayı aynıdır - kaynak ile nesne arasındaki göreceli hız, görünen frekansı değiştirir. Bu eşik hızında hareket etmeyen atomlar için, lazere karşı saydamdırlar ve bundan etkilenmezler.
Lazer soğutma tuzağındaki bazı atomlara göre ışığın görünür frekansı tam doğru olduğunda, atom gelen fotonları emer, geçici olarak daha enerjik hale gelir, sonra bir foton yayar. Böylece, eşik hız üzerinde belirli bir yönde hareket eden atomlar, lazer soğutma cihazı tarafından seçici olarak yavaşlatılır. Lazerleri, dağınık gazı çevreleyen 3 boyutlu bir matriste düzenleyerek, üç serbestlik derecesindeki atom hızı azaltılabilir, bu da daha az atom hareketine ve dolayısıyla daha düşük sıcaklığa yol açabilir. Gazın, fotonların bitişik atomlar tarafından emilmemesini sağlamak için dağınık olması gerekir. Gazın istenen sıcaklığa düşürülmesi için birkaç soğutma aşaması gerektirebileceğinden, lazerin frekansını yavaşça değiştirmek de yardımcı olabilir. Dikkatli bir şekilde yapın ve belki de her zaman istediğiniz araştırma ödeneğini alırsınız.
