Лазерное охлаждение и пленение нейтральных атомов

Лазерное охлаждение
Рисунок 1 – Принципиальная схема возникновения светового давления на атом[1]
[1] - В.И.Балыкин, В.С.Летохов, В.И.Мишин. Охлаждение атомов Nа резонансным лазерным излучением, 1979
Начиная с 1976 г., в лаборатории лазерной спектроскопии стали разрабатываться идеи управления (охлаждения, пленения) движением атомов с помощью лазерного излучения. Атом в лазерном поле может поглощать фотоны, переходя при этом в возбужденное состояние, при этом фотоны передают ему свои импульсы [1].

Рисунок 2 – Схема эксперимента по лазерному охлаждению атомов [1]
V=(ν-ν0)λ – резонансная скорость, при которой Атом, с частотой перехода ν0, двигаясь вдоль оси лазерного луча частоты ν, испытывает максимальное световое давление

Рисунок 3 – Распределение по скоростям в пучке атомов (штриховая линия) и распределение после лазерного охлаждения (сплошная линия)

Рисунок 4 –Скоростное распределение охлажденного атомного пучка ( эксперимент в отделе лазерной спектроскопии ИСАН) [2]
[2] – В.И.Балыкин, В.С.Летохов, В.И.Мишин. Охлаждение атомов Nа резонансным лазерным излучением,1979
[3] – В.И.Балыкин и др. Радиационная коллимация атомного пучка, путем двухмерного охлаждения лазерным излучение0м,1984
Температура пучка атомов Na была уменьшена от начальной температуры 600 К до 1,5 К
В 1984 г. впервые реализовали поперечное охлаждение, при котором была достигнута следующая рекордная температура атомов 0,003 К [3]

Оптические ловушки
Магнито-оптическая ловушка (MOT) — устройство, которое используется для лазерного охлаждения и магнито-оптического захвата для получения групп холодных, нейтральных атомов при температурах порядка нескольких сотен или десятков микрокельвинов

Лазерное охлаждение и испарение
Рисунок 5 - Лазерное охлаждение атомов, движущихся в ловушке