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, ${ displaystyle T_ {d} = hbar Gamma / {2k_ {b}}}$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, ${ displaystyle Gamma}$, - естественная ширина линии атомного перехода, ${ displaystyle hbar}$, сводится Постоянная Планка и, ${ displaystyle k_ {b}}$, является Постоянная Больцмана.

Эксперименты на Национальный институт стандартов и технологий Гейтерсбург 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