O que é resfriamento a laser?

O resfriamento a laser é um método de desaceleração dos átomos e, assim, resfriá -los, usando lasers. Normalmente, vemos os lasers como aquecendo as coisas, e eles certamente fazem em escalas macroscópicas, mas para átomos individuais ou pequenos grupos de átomos, eles podem ser usados ​​para resfriamento. As temperaturas mais frias já geradas, menos de meio bilhão de um kelvin (0,5 nanokelvins) foram alcançadas usando uma combinação de resfriamento a laser e resfriamento evaporativo. Essas temperaturas são alcançadas com pequenas quantidades de gases difusos. Enquanto a velocidade do átomo for maior que a velocidade do recuo da emissão de fótons, a velocidade geral é reduzida. Se você estivesse flutuando em um hovercraft, movendo uma velocidade significativa em uma direção e jogou aleatoriamente bolas metálicas para fora do hovercraft, eventualmente sua velocidade desaceleraria e seus movimentos seriam totalmente ditadosatos pelo efeito de recuo de jogar as bolas. É assim que o resfriamento a laser funciona.

O resfriamento a laser tem como alvo seletivamente os átomos que se movem em certas direções e em determinadas velocidades dentro do gás. Ajustando a luz a uma frequência específica, logo abaixo da frequência ressonante da substância, o laser armadilha atinge apenas os átomos que se movem em direção a ele. Isso se deve ao efeito Doppler - quando o átomo está se movendo em direção ao laser de origem, a frequência da luz aumenta do ponto de vista desse átomo. Essa é a mesma razão pela qual a frequência sonora varia quando um trem acelera um observador estacionário - a velocidade relativa entre a fonte e o objeto manipula a frequência aparente. Para os átomos que não estão se movendo nessa velocidade limiar, eles são transparentes para o laser e, portanto, não são afetados por ele.

Quando a aparente frequência da luz em relação a certos átomos no laser cA armadilha de ooling está certa, o átomo absorve os fótons recebidos, fica mais energético temporariamente e emite um fóton. Portanto, os átomos que se movem em uma certa direção sobre uma velocidade limite são seletivamente lentos pelo dispositivo de resfriamento a laser. Ao organizar os lasers em uma matriz tridimensional, ao redor do gás difuso, a velocidade atômica nos três graus de liberdade pode ser umedecida, levando a um movimento menos atômico e, portanto, mais baixa temperatura. O gás deve ser difuso para garantir que os fótons não sejam reabsorvidos por átomos adjacentes. Manipular lentamente a frequência do laser também pode ser útil, pois pode exigir vários estágios de resfriamento para diminuir o gás para a temperatura desejada. Faça isso com cuidado, e talvez você obtenha essa concessão de pesquisa que sempre quis.