Princípio do resfriamento a laser e sua aplicação a átomos frios

Princípio do resfriamento a laser e sua aplicação a átomos frios

Na física do átomo frio, muito trabalho experimental requer o controle de partículas (aprisionando átomos iônicos, como relógios atômicos), desacelerando-as e melhorando a precisão das medições. Com o desenvolvimento da tecnologia laser, o resfriamento a laser também começou a ser amplamente utilizado em átomos frios.

Na escala atômica, a essência da temperatura é a velocidade com que as partículas se movem. O resfriamento a laser é o uso de fótons e átomos para trocar impulso, resfriando assim os átomos. Por exemplo, se um átomo tiver uma velocidade de avanço e absorver um fóton voador viajando na direção oposta, sua velocidade diminuirá. É como uma bola rolando para frente na grama, se não for empurrada por outras forças, irá parar devido à “resistência” provocada pelo contato com a grama.

Este é o resfriamento dos átomos a laser, e o processo é um ciclo. E é por causa desse ciclo que os átomos continuam esfriando.

Neste, o resfriamento mais simples é utilizar o efeito Doppler.

No entanto, nem todos os átomos podem ser resfriados por lasers, e uma “transição cíclica” deve ser encontrada entre os níveis atômicos para conseguir isso. Somente através de transições cíclicas o resfriamento pode ser alcançado e continuar continuamente.

Atualmente, como o átomo de metal alcalino (como Na) tem apenas um elétron na camada externa, e os dois elétrons na camada mais externa do grupo alcalino-terroso (como Sr) também podem ser considerados como um todo, a energia os níveis desses dois átomos são muito simples e é fácil alcançar a “transição cíclica”, de modo que os átomos que agora são resfriados pelas pessoas são, em sua maioria, átomos simples de metais alcalinos ou átomos alcalino-terrosos.

Princípio do resfriamento a laser e sua aplicação a átomos frios