レーザー冷却とは何ですか？

レーザー冷却は、レーザーを使用して原子を遅くし、それらを冷却する方法です。 通常、レーザーは物事を加熱すると見なし、それらは確かに巨視的な鱗で行いますが、個々の原子または原子の小さなグループについては、冷却に使用できます。 これまでに発生した最も寒い温度で、ケルビンの50億分の5分の1（0.5ナノケルビン）は、レーザー冷却と蒸発冷却の組み合わせを使用して達成されました。 これらの温度は、少量の拡散ガスで達成されます。

レーザー冷却が原子を遅くする主要なメカニズムは、ランダムな方向に光子を吸収して放出することです。 原子の速度が光子放射の反動速度よりも大きい限り、全体の速度が低下します。 ホバークラフトに浮かんでいて、一方向に大きな速度を動かし、金属製のボールをホバークラフトからランダムに放出した場合、最終的にあなたの速度は減速し、動きは完全にdictになりますボールを投げることの反動効果によってated。 それがレーザー冷却の仕組みです。

レーザー冷却は、特定の方向に移動し、ガス内の特定の速度で移動する原子を選択的に標的にします。 物質の共振周波数のすぐ下の特定の周波数に光を調整することにより、レーザートラップは、それらに向かって動く原子のみをターゲットにします。 これは、ドップラー効果によるものです - 原子がソースレーザーに向かって移動すると、その原子の観点から光の周波数が増加します。 これは、音の周波数が列車が静止した観察者を超えて速度を速めるにつれて変化するのと同じ理由です。ソースとオブジェクトの間の相対速度は、見かけの周波数を操作します。 そのしきい値速度で動いていない原子の場合、それらはレーザーに対して透明であり、したがってそれによって影響を受けません。

レーザーcの特定の原子に関する光の見かけの周波数卵のトラップはちょうどいいです、原子は入ってくる光子を吸収し、一時的によりエネルギッシュになり、光子を放出します。 したがって、しきい値の速度を越えて特定の方向に移動する原子は、レーザー冷却装置によって選択的に減速されます。 レーザーをびまんガスを囲む3次元マトリックスに配置することにより、3つの自由度すべての原子速度を減衰させることができ、原子運動が少なく、したがって温度が低くなります。 光子が隣接する原子によって再吸収されないようにするために、ガスを拡散させる必要があります。 レーザーの周波数をゆっくりと操作することも役立つ可能性があります。これは、ガスを希望の温度に下げるためにいくつかの冷却が必要になる可能性があるためです。 注意深くやると、あなたがいつも望んでいたその研究助成金を手に入れるでしょう。