Laserjahutuse põhimõte ja selle rakendamine külmade aatomite puhul

Laserjahutuse põhimõte ja selle rakendamine külmade aatomite puhul

Külma aatomi füüsikas nõuab suur osa eksperimentaalsest tööst osakeste kontrollimist (ioonsete aatomite vangistamine, näiteks aatomkellade abil), nende aeglustamist ja mõõtmistäpsuse parandamist. Lasertehnoloogia arenguga on laserjahutust hakatud laialdaselt kasutama ka külmade aatomite puhul.

Aatomitasandil on temperatuuri olemus osakeste liikumiskiirus. Laserjahutus on footonite ja aatomite kasutamine impulsi vahetamiseks, jahutades seeläbi aatomeid. Näiteks kui aatomil on edasiliikumise kiirus ja ta neelab vastassuunas liikuva lendava footoni, siis selle kiirus aeglustub. See on nagu murul edasi veerev pall – kui seda ei lükka muud jõud, peatub see muruga kokkupuutel tekkiva "takistuse" tõttu.

See on aatomite laserjahutus ja protsess on tsükkel. Ja just selle tsükli tõttu aatomid pidevalt jahtuvad.

Sellisel juhul on lihtsaim jahutusviis Doppleri efekti kasutamine.

Kuid kõiki aatomeid ei saa laseritega jahutada ja selle saavutamiseks tuleb aatomite vahel leida „tsükliline üleminek“. Ainult tsükliliste üleminekute kaudu on võimalik saavutada ja pidevalt jahutada.

Praegu, kuna leelismetalli aatomil (näiteks Na) on välimises kihis ainult üks elektron ja leelismetalli rühma (näiteks Sr) välimises kihis asuvaid kahte elektroni võib samuti tervikuna käsitleda, on nende kahe aatomi energiatase väga lihtne ja "tsüklilist üleminekut" on lihtne saavutada, seega on inimeste poolt nüüd jahutatud aatomid enamasti lihtsad leelismetalli aatomid või leelismuldmetalli aatomid.

Laserjahutuse põhimõte ja selle rakendamine külmade aatomite puhul