雷射冷卻是利用雷射和原子的相互作用減速原子運動以獲得超低溫原子的高新技術。
基本介紹
- 中文名：雷射冷卻
- 外文名：Laser cooling
- 原理：用雷射減速原子運動
- 主要目的：精確測量各種原子參數
主要套用,理論發展,相關內容,
主要套用
這一技術早期的主要目的是為了精確測量各種原子參數，用於高解析度雷射光譜和超高精度的量子頻標(原子鐘)，後來成為實現原子玻色-愛因斯坦凝聚的關鍵實驗方法。雖然早在20世紀初人們就注意到光對原子有輻射壓力作用，只是在雷射器發明之後，才發展了利用光壓改變原子速度的技術。雷射冷卻有許多套用，如：原子光學、原子刻蝕、原子鐘、光學晶格、光鑷子、玻色-愛因斯坦凝聚、原子雷射、高解析度光譜以及光和物質的相互作用的基礎研究等等。但冷卻和捕捉中性原子比捕捉離子更困難。
雷射冷卻製造的原子噴泉精確測量重力強度值
雷射冷卻製造的原子噴泉精確測量重力強度值理論發展
人們發現，當原子在頻率略低於原子躍遷能級差且相向傳播的一對雷射束中運動時，由於都卜勒效應，原子傾向於吸收與原子運動方向相反的光子，而對與其相同方向行進的光子吸收幾率較小;吸收後的光子將各向同性地自發輻射。平均地看來，兩束雷射的淨作用是產生一個與原子運動方向相反的阻尼力，從而使原子的運動減緩(即冷卻下來)。1985年美國國家標準與技術研究院的菲利浦斯(willam D.Phillips)和史丹福大學的朱棣文(Steven Chu)首先實現了雷射冷卻原子的實驗，並得到了極低溫度(240 microKelvin)的鈉原子氣體。他們進一步用三維雷射束形成磁光阱將原子囚禁在一個空間的小區域中加以冷卻，獲得了更低溫度的"光學粘膠"。之後，許多雷射冷卻的新方法不斷湧現，其中較著名的有"速度選擇相干布居囚禁"和"拉曼冷卻"，前者由法國巴黎高等師範學院的柯亨-達諾基(Claud Cohen-Tannodji)提出，後者由朱棣文提出，他們利用這種技術分別獲得了低於光子反衝極限的極低溫度。此後，人們還發展了磁場和雷射相結合的一系列冷卻技術，其中包括偏振梯度冷卻、磁感應冷卻等等。朱棣文、柯亨-達諾基和菲利浦斯三人也因此而獲得了1997年諾貝爾物理學獎。
