WikiDer > Оптическая патока

Optical molasses
Схема оптической патоки

Оптическая патока это лазерное охлаждение техника, которая может охладить нейтральный атомы до температур ниже магнитооптическая ловушка (ТО). Оптическая патока состоит из 3 пар встречных циркулярно поляризованный лазерные лучи пересекаются в области присутствия атомов. Основное отличие оптической патоки от МОЛ заключается в отсутствии в ней магнитного поля. Следовательно, в отличие от МОЛ, оптическая патока обеспечивает только охлаждение, но не улавливание. В то время как обычная натриевая МОЛ может охлаждать атомы до 300 мкК, оптическая патока может охлаждать атомы до 40 мкК, что на порядок холоднее.

История

Когда в 1975 году было предложено лазерное охлаждение, был предсказан теоретический предел минимально возможной температуры.[1] Известный как Доплеровский предел, это было обусловлено минимально возможной температурой, достижимой с учетом охлаждения двухуровневых атомов за счет доплеровского охлаждения и нагрева атомов за счет диффузии импульса из-за рассеяния лазерных фотонов. Вот, , - естественная ширина линии атомного перехода, , сводится Постоянная Планка и, , является Постоянная Больцмана.

Эксперименты на Национальный институт стандартов и технологийГейтерсбург обнаружил, что температура охлажденных атомов значительно ниже теоретического предела.[2] Первоначально это было неожиданностью для теоретиков, пока не появилось полное объяснение.

Теория

Лучшее объяснение явления оптической патоки основано на принципе градиент поляризации охлаждения.[3] Встречные лучи циркулярно поляризованного света вызывают стоячую волну, где поляризация света является линейным, но направление вращается вдоль направления лучей с очень высокой скоростью. Атомы, движущиеся в пространственно изменяющейся линейной поляризации, имеют более высокую плотность вероятности находиться в состоянии, которое более восприимчиво к поглощению света от луча, идущего вперед, а не от луча сзади. Это приводит к зависящей от скорости демпфирующей силе, которая может снизить скорость облака атомов почти до предела отдачи.

использованная литература

  1. ^ Hänsch, T.W .; Шавлов А.Л. (1975). «Охлаждение газов лазерным излучением». Оптика Коммуникации. 13 (1): 68–69. Дои:10.1016/0030-4018(75)90159-5. ISSN 0030-4018.
  2. ^ Lett, Paul D .; Уоттс, Ричард Н .; Вестбрук, Кристоф I .; Филлипс, Уильям Д .; Gould, Phillip L .; Меткалф, Гарольд Дж. (1988). «Наблюдение за атомами, охлажденными лазером ниже доплеровского предела». Письма с физическими проверками. 61 (2): 169–172. CiteSeerX 10.1.1.208.9100. Дои:10.1103 / PhysRevLett.61.169. ISSN 0031-9007. PMID 10039050.
  3. ^ Далибард, Дж.; Коэн-Таннуджи, К. (Ноябрь 1989 г.). «Лазерное охлаждение ниже доплеровского предела градиентами поляризации: простые теоретические модели». JOSA B. 6 (11): 2023–2045. Дои:10.1364 / JOSAB.6.002023. Мы представляем два механизма охлаждения, которые приводят к температурам значительно ниже доплеровского предела. Эти механизмы основаны на градиентах поляризации лазера и работают при низкой мощности лазера, когда время оптической накачки между различными подуровнями основного состояния становится большим.