مبدأ التبريد بالليزر وتطبيقه على الذرات الباردة
في فيزياء الذرة الباردة، يتطلب الكثير من العمل التجريبي التحكم في الجسيمات (حبس الذرات الأيونية، مثل الساعات الذرية)، وإبطائها، وتحسين دقة القياس. ومع تطور تكنولوجيا الليزر، بدأ أيضًا استخدام التبريد بالليزر على نطاق واسع في الذرات الباردة.
على المقياس الذري، جوهر درجة الحرارة هو السرعة التي تتحرك بها الجسيمات. التبريد بالليزر هو استخدام الفوتونات والذرات لتبادل الزخم، وبالتالي تبريد الذرات. على سبيل المثال، إذا كانت الذرة لها سرعة أمامية، ثم امتصت فوتونًا طائرًا يتحرك في الاتجاه المعاكس، فإن سرعتها سوف تتباطأ. وهذا يشبه الكرة التي تتدحرج للأمام على العشب، إذا لم يتم دفعها بواسطة قوى أخرى، فإنها ستتوقف بسبب "المقاومة" الناتجة عن ملامستها للعشب.
هذا هو تبريد الذرات بالليزر، وهذه العملية عبارة عن دورة. وبسبب هذه الدورة تستمر الذرات في التبريد.
في هذا، أبسط التبريد هو استخدام تأثير دوبلر.
ومع ذلك، لا يمكن تبريد جميع الذرات بالليزر، ويجب إيجاد "انتقال دوري" بين المستويات الذرية لتحقيق ذلك. فقط من خلال التحولات الدورية يمكن تحقيق التبريد والاستمرار فيه بشكل مستمر.
في الوقت الحاضر، نظرًا لأن ذرة الفلز القلوي (مثل Na) تحتوي على إلكترون واحد فقط في الطبقة الخارجية، ويمكن أيضًا اعتبار الإلكترونين الموجودين في الطبقة الخارجية للمجموعة الأرضية القلوية (مثل Sr) ككل، فإن الطاقة مستويات هاتين الذرتين بسيطة للغاية، ومن السهل تحقيق "الانتقال الدوري"، لذا فإن الذرات التي يتم تبريدها الآن بواسطة البشر هي في الغالب ذرات فلز قلوي بسيطة أو ذرات ترابية قلوية.
مبدأ التبريد بالليزر وتطبيقه على الذرات الباردة
وقت النشر: 25 يونيو 2023