Princípio do resfriamento a laser e sua aplicação a átomos frios
Na física de átomos frios, grande parte do trabalho experimental requer o controle de partículas (aprisionando átomos iônicos, como em relógios atômicos), desacelerando-os e aprimorando a precisão das medições. Com o desenvolvimento da tecnologia laser, o resfriamento a laser também passou a ser amplamente utilizado em física de átomos frios.
Em escala atômica, a essência da temperatura é a velocidade com que as partículas se movem. O resfriamento a laser utiliza fótons e átomos para trocar momento, resfriando assim os átomos. Por exemplo, se um átomo tem uma velocidade de propagação e absorve um fóton que se move na direção oposta, sua velocidade diminuirá. Isso é como uma bola rolando para a frente na grama; se não for impulsionada por outras forças, ela parará devido à resistência do contato com a grama.
Este é o resfriamento de átomos por laser, e o processo é cíclico. E é por causa desse ciclo que os átomos continuam a se resfriar.
Nesse caso, o método de resfriamento mais simples é utilizar o efeito Doppler.
No entanto, nem todos os átomos podem ser resfriados por lasers, sendo necessário encontrar uma "transição cíclica" entre os níveis atômicos para que isso aconteça. Somente por meio de transições cíclicas o resfriamento pode ser alcançado e continuar continuamente.
Atualmente, como o átomo de metal alcalino (como o Na) possui apenas um elétron na camada externa, e os dois elétrons na camada mais externa do grupo dos metais alcalino-terrosos (como o Sr) também podem ser considerados como um todo, os níveis de energia desses dois átomos são muito simples, e é fácil alcançar a “transição cíclica”, portanto, os átomos que são resfriados atualmente são, em sua maioria, átomos simples de metais alcalinos ou átomos de metais alcalino-terrosos.
Princípio do resfriamento a laser e sua aplicação a átomos frios
Data da publicação: 25/06/2023