Optická melasa - Optical molasses

Schéma optické melasy

Optická melasa je laserové chlazení technika, která dokáže ochladit neutrál atomy na teploty nižší než a magnetooptická past (STK). Optická melasa se skládá ze 3 párů proti šíření kruhově polarizovaný laserové paprsky protínající se v oblasti, kde jsou přítomny atomy. Hlavním rozdílem mezi optickou melasou a STK je absence magnetického pole v první. Proto na rozdíl od STK poskytuje optická melasa pouze chlazení a žádné zachycování. Zatímco typická sodíková STK může ochladit atomy až na 300 μK, optická melasa může ochladit atomy až na 40 μK, což je řádově chladnější.

Dějiny

Když bylo v roce 1975 navrženo laserové chlazení, bylo předpovězeno teoretické omezení nejnižší možné teploty.^[1] Známý jako Dopplerův limit, ${ displaystyle T_ {d} = hbar Gamma / {2k_ {b}}}$, to bylo dáno nejnižší možnou teplotou dosažitelnou vzhledem k ochlazení dvouúrovňových atomů Dopplerovým chlazením a ohřevu atomů v důsledku difúze hybnosti z rozptylu laserových fotonů. Tady, ${ displaystyle Gamma}$, je přirozená šířka čáry atomového přechodu, ${ displaystyle hbar}$, je redukovaný Planckova konstanta a, ${ displaystyle k_ {b}}$, je Boltzmannova konstanta.

Experimenty na internetu Národní institut pro standardy a technologie Gaithersburg zjistil, že teplota ochlazených atomů je hluboko pod teoretickým limitem.^[2] Zpočátku to bylo pro teoretiky překvapením, dokud nevyšlo úplné vysvětlení.

Teorie

Nejlepší vysvětlení fenoménu optické melasy je založeno na principu polarizační gradientní chlazení.^[3] Protipropagující paprsky kruhově polarizovaného světla způsobují stojatou vlnu, kde polarizace světla je lineární, ale směr se otáčí ve směru paprsků velmi rychlou rychlostí. Atomy pohybující se v prostorově se měnící lineární polarizaci mají vyšší hustotu pravděpodobnosti, že budou ve stavu, který je náchylnější k absorpci světla z paprsku přicházejícího čelně, než paprsku zezadu. To má za následek na rychlosti závislou tlumicí sílu, která je schopna snížit rychlost oblaku atomů blízko hranice zpětného rázu.

Reference