Analiza principa laserskega hlajenje

Dec 24, 2020

Pustite sporočilo

Vsi vedo, da ima laser značilnosti dobre smernosti in visoke svetlosti. Njegov snob je koncentriran v zelo majhnem kotu emisije ob osi (le približno desetina stopinje). Poleg tega lahko lasersko Q-preklapljanje in druge tehnologije zmanjšajo lasersko energijo Stisnjena v zelo ozek impulz (na primer bilijontino sekunde), tako da lahko seva ogromno energije. Laserji v mojem vtisu so povezani z visoko energijo. V resnici se laserji z visoko energijo lahko uporabljajo tudi v hlajenem.

Že leta 1985 je kitajski ameriški fizik Zhu Diwen z laserjem uspešno zamrznil atome in leta 1997 dobil Nobelovo nagrado za fiziko. Pravzaprav je načelo laserskega hlajenje zmanjšanje toplotnega gibanja molekul v objektu. Temperatura predmeta je povezana s toplotnim gibanjem molekul. Bolj ko je molekularno gibanje intenzivneje, višja je temperatura predmeta. Nasprotno, počasneje kot je molekularno premikanje, nižja je temperatura predmeta. Lasersko hlajanje zahteva natančno ugasnjenje laserja. Uporabljata se dva svetlobna žarka v nasprotnih smereh po ugašanju. Ko veliko število fotonov vstopi v notranjost objekta, je število laserskih delcev precej veliko, zaradi česar so delci v objektu gneča. Po trku z atomom bo bomba vzela del energije in preklicala kinetično energijo samega molekularnega atoma, kar bo povzročalo, da se molekularni atom ne more "naključno premikati" kot prej, s čimer se zmanjša toplotno premikanje molekule, s čimer se zmanjša temperatura objekta.

Hitrost atoma predmeta je običajno približno 500 metrov na sekundo. Že dolgo časa znanstveniki iščejo načine, da bi bili atomi razmeroma stacionarni. Zhu Diwen uporablja tri obojestransko pravokotne laserje za obsevanje atomov iz vseh vidikov, tako da so atomi ujeti v ocean fotonov, njihovo gibanje pa je nenehno ovirano in upočasnjeno. Ta učinek laserja živo imenujemo "optično lepilo". V poskusu se lahko "lepljive" atome spustijo na nizko temperaturo skoraj blizu absolutne ničle (-273,15 °C).

Lasersko hlajenje lahko odpravi prvi in drugi Dopplerjev frekvenčni premik, da bi vzpostavili boljšo frekvenčni referenco. To je zelo pomembno za časovno, natančno merjenje in navigacijo. Trenutno ima tehnologija laserskega hlajenja pomembne aplikacije na treh ravneh bioloških celic, mitohondrijah in kromosomih. Uporablja se tudi v fiziki kondenzanih snovi, atomskih fontanah, atomskih urah, atomskih interferometrih in atomski litografiji.