Refredat làser
El refredat làser es referix a un conjunt de tècniques en les quals mostres atòmiques i moleculars són gelades fins a acostar-se al zero absolut a través de l'interacció en un o més camps làser. Totes les tècniques de refredat làser es basen en el fet de que quan un objecte (normalment un àtom) absorbix i reemite un fotó (una partícula de llum) la seua cantitat de moviment canvia. La temperatura d'un conjunt de partícules és major quant major és la varianza de la distribució de velocitats de les partícules. Les tècniques de refredat làser combinen l'espectroscòpia atòmica en el mencionat efecte mecànic de la llum per a comprimir la distribució de velocitats d'un conjunt de partícules, d'esta manera gelant-les.
| 1 | Un àtom estacionario no veu el làser ni desplaçat el roig ni al blau i no absorbix el fotó. |
|---|---|
| 2 | Un àtom movent-se respecte al làser ho veu desplaçat el roig i no absorbix el fotó. |
| 3.1 | Un àtom movent-se cap al làser ho veu desplaçat el blau i absorbix el fotó, frenant l'àtom. |
| 3.2 | El fotó excita l'àtom, movent un electró a un estat quàntic superior. |
| 3.3 | L'àtom reemite un fotó. Ya que la seua direcció és aleatòria, no canvi net en la cantitat de moviment considerant molts àtoms. |
El primer eixemple de refredat làser, i encara també el método més comú (tant que a sovint és denominat simplement 'refredat làser') és el refredat Doppler. Atres métodos de refredat làser són:
- Refredat Sisyphus[1] (o per gradient de polarisació)
- Refredat de bandes laterals resoltes.
- Refredat Raman
- VSCPT[2]
- Refredat per mig de cavitat[3]
- Ocupació d'un ralentizador Zeeman
- Transparència induïda electromagnéticamente[4]
Refredat Doppler
[editar | editar còdic]
El refredat Doppler involucra llum de freqüència llaugerament inferior a la de transició electrònica d'un àtom. Degut a que la llum està desviada a el "roig" (i.i. a una freqüència més baixa) de la de transició, els àtoms absorbiran més fotons si mouen cap a la font de llum, pel efecte Doppler. D'esta manera, si un aplica llum des de dos direccions opostes, els àtoms sempre absorbiran més fotons del fes làser que apunta en el sentit opost al del seu moviment. En cada procés d'absorció, l'àtom pert cantitat de moviment igual al moment del fotó. Si l'àtom, que es troba en estat excitat, emet un fotó espontàneament, este serà expelido en la mateixa cantitat de moviment pero en una direcció aleatòria. Ya que el canvi de cantitat de moviment inicial va ser una pèrdua pura (oposta a la direcció del moviment), mentres que el canvi subsegüent va ser aleatori, el resultat del procés d'absorció i emissió és una reducció de la velocitat de l'àtom, en tal que la seua velocitat inicial siga major que la velocitat de reculada que resultaria d'emetre un únic fotó. Si l'absorció i l'emissió es repetixen successives voltes, la velocitat mija, i per lo tant l'energia cinètica de l'àtom es vorà reduïda. Ya que la temperatura d'un conjunt d'àtoms és una mida de l'energia interna aleatòria, açò és equivalent a gelar els àtoms.
El llímit de refredat Doppler és la temperatura mínima alcanzable per mig d'este procés.
Aplicacions pràctiques
[editar | editar còdic]El refredat làser és utilisat principalment per a crear àtoms ultraenfriados per a experiments de física quàntica. Estos experiments es porten a terme prop del zero absolut a on efectes quàntics únics tals com el condensado de Bose-Einstein poden ser observats. El refredat làser ha segut utilisat principalment en àtoms, pero s'han realisat alvanços recents per a gelar sistemes més complexos. En 2010, un equip investigador de Yale va gelar en làser exitosamente una molècula diatómica.[5] En 2007, un equip del MIT va gelar exitosamente un objecte macroscòpic (1 gram) a 0.8 K. En 2011, un equip de l'Institut Tecnològic de Califòrnia i l'Universitat de Viena va ser el primer en gelar en làser un objecte mecànic (10 μm x 1 μm) a la seua estat quàntic fonamental.[6][7]
Referències
[editar | editar còdic]- ↑ Laser cooling and trapping of neutral atoms Nobel Lecture by William D. Phillips, Dec 8, 1997. doi:10.1103/RevModPhys.70.721
- ↑ “Laser Cooling below the One-Photon Recoil Energy by Velocity-Selective Coherent Population Trapping” (1988). Phys. Rev. Lett. 61: 826–829. doi:. Bibcode: 1988PhRvL..61..826A.
- ↑ “Cavity-Induced Atom Cooling in the Strong Coupling Regime” (1988). Phys. Rev. Lett. 79: 4974–4977. doi:. Bibcode: 1997PhRvL..79.4974H.
- ↑ Haller, Elmar. “Single-atom imaging of fermions in a quàntum-gas microscope”. Nature Physics 11 (9): 738–742. doi:. Bibcode: 2015NatPh..11..738H.
- ↑ (2010).Nature.467
- 820–823.doi:10.1038/nature09443.
- ↑ Massachusetts Institute of Technology (2007, April 8).
- ↑ Caltech Team Uses Laser Light to Cool Object to Quàntum Ground State [1] archivat en Wayback Machine..
- Este artícul conté una traducció derivada de «Enfriamiento láser» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.