Lazer soğutmanın prensibi ve soğuk atomlara uygulanması
Soğuk atom fiziğinde, birçok deneysel çalışma parçacıkları kontrol etmeyi (atom saatleri gibi iyonik atomları hapsetmeyi), yavaşlatmayı ve ölçüm doğruluğunu artırmayı gerektirir. Lazer teknolojisinin gelişmesiyle birlikte, lazer soğutma da soğuk atomlarda yaygın olarak kullanılmaya başlanmıştır.
Atom ölçeğinde sıcaklığın özü, parçacıkların hareket hızıdır. Lazer soğutma, fotonlar ve atomların momentum alışverişinde bulunarak atomları soğutmasıdır. Örneğin, bir atom ileri doğru bir hıza sahipse ve ardından ters yönde hareket eden uçan bir fotonu emerse, hızı yavaşlayacaktır. Bu, çimlerin üzerinde ileri doğru yuvarlanan bir top gibidir; eğer başka kuvvetler tarafından itilmezse, çimlerle temasın getirdiği "direnç" nedeniyle duracaktır.
Bu, atomların lazerle soğutulmasıdır ve bu süreç bir döngüdür. Ve atomların soğumaya devam etmesinin nedeni de bu döngüdür.
Bunda en basit soğutma Doppler etkisinden yararlanmaktır.
Ancak tüm atomlar lazerlerle soğutulamaz ve bunun için atom seviyeleri arasında bir "döngüsel geçiş" bulunması gerekir. Soğuma ancak döngüsel geçişler aracılığıyla sağlanabilir ve sürekli devam edebilir.
Günümüzde alkali metal atomunun (örneğin Na) dış katmanında yalnızca bir elektronu olması ve alkali toprak grubunun (örneğin Sr) en dış katmanındaki iki elektronun da bir bütün olarak kabul edilebilmesi nedeniyle, bu iki atomun enerji düzeyleri çok basittir ve "döngüsel geçiş" elde etmek kolaydır, bu nedenle günümüzde insanlar tarafından soğutulan atomlar çoğunlukla basit alkali metal atomları veya alkali toprak atomlarıdır.
Lazer soğutmanın prensibi ve soğuk atomlara uygulanması
Gönderi zamanı: 25 Haz 2023