Principio de enfriamiento por láser y su aplicación a átomos fríos
En la física de átomos fríos, gran parte del trabajo experimental requiere controlar partículas (aprisionando átomos iónicos, como los relojes atómicos), ralentizarlas y mejorar la precisión de las mediciones. Con el desarrollo de la tecnología láser, el enfriamiento por láser también se ha extendido en átomos fríos.
A escala atómica, la esencia de la temperatura reside en la velocidad a la que se mueven las partículas. El enfriamiento por láser consiste en el intercambio de momento entre fotones y átomos, enfriando así los átomos. Por ejemplo, si un átomo tiene velocidad de avance y absorbe un fotón que viaja en dirección opuesta, su velocidad disminuirá. Esto es como una pelota que rueda sobre el césped: si no es empujada por otras fuerzas, se detendrá debido a la resistencia que ofrece el contacto con el césped.
Este es el enfriamiento láser de los átomos, y el proceso es cíclico. Gracias a este ciclo, los átomos se siguen enfriando.
En este caso, la forma más sencilla de enfriar es utilizar el efecto Doppler.
Sin embargo, no todos los átomos pueden enfriarse mediante láseres, y para lograrlo es necesario encontrar una transición cíclica entre los niveles atómicos. Solo mediante transiciones cíclicas se puede lograr el enfriamiento y mantenerlo de forma continua.
En la actualidad, debido a que el átomo de metal alcalino (como Na) tiene solo un electrón en la capa externa, y los dos electrones en la capa más externa del grupo alcalinotérreo (como Sr) también pueden considerarse como un todo, los niveles de energía de estos dos átomos son muy simples y es fácil lograr una "transición cíclica", por lo que los átomos que ahora enfrían las personas son en su mayoría átomos simples de metales alcalinos o átomos alcalinotérreos.
Principio de enfriamiento por láser y su aplicación a átomos fríos
Hora de publicación: 25 de junio de 2023