עקרון קירור הלייזר ויישומו על אטומים קרים
בפיזיקה של אטומים קרים, עבודה ניסויית רבה דורשת שליטה בחלקיקים (כליאת אטומים יוניים, כגון שעונים אטומיים), האטתם ושיפור דיוק המדידה. עם התפתחות טכנולוגיית הלייזר, קירור לייזר החל להיות בשימוש נרחב גם באטומים קרים.
בקנה מידה אטומי, מהות הטמפרטורה היא המהירות שבה חלקיקים נעים. קירור לייזר הוא שימוש בפוטונים ואטומים כדי להחליף תנע, ובכך לקרר אטומים. לדוגמה, אם לאטום יש מהירות קדימה, והוא סופג פוטון מעופף הנע בכיוון ההפוך, אז מהירותו תאט. זה כמו כדור שמתגלגל קדימה על הדשא, אם הוא לא נדחף על ידי כוחות אחרים, הוא יעצור עקב "ההתנגדות" שנגרמת ממגע עם הדשא.
זהו קירור לייזר של אטומים, והתהליך הוא מחזור. ובגלל המחזור הזה האטומים ממשיכים להתקרר.
במקרה זה, הקירור הפשוט ביותר הוא שימוש באפקט דופלר.
עם זאת, לא כל האטומים ניתנים לקירור באמצעות לייזרים, ויש למצוא "מעבר מחזורי" בין רמות האטום כדי להשיג זאת. רק באמצעות מעברים מחזוריים ניתן להשיג קירור ולהמשיך ברציפות.
כיום, מכיוון שלאטום המתכת האלקלית (כגון Na) יש רק אלקטרון אחד בשכבה החיצונית, ושני האלקטרונים בשכבה החיצונית ביותר של קבוצת האלקלית-ארץ (כגון Sr) יכולים להיחשב גם כשלם, רמות האנרגיה של שני אטומים אלה פשוטות מאוד, וקל להשיג "מעבר מחזורי", כך שהאטומים שאנשים מקוררים כעת הם בעיקר אטומי מתכת אלקלית פשוטים או אטומי אדמה אלקלית.
עקרון קירור הלייזר ויישומו על אטומים קרים
זמן פרסום: 25 ביוני 2023