Principio del enfriamiento láser y su aplicación a átomos fríos
En física de átomos fríos, gran parte del trabajo experimental requiere controlar las partículas (aprisionando átomos iónicos, como en los relojes atómicos), ralentizarlas y mejorar la precisión de las mediciones. Con el desarrollo de la tecnología láser, el enfriamiento láser también ha comenzado a utilizarse ampliamente en el estudio de átomos fríos.
A escala atómica, la temperatura se define por la velocidad de las partículas. El enfriamiento láser utiliza fotones y átomos para intercambiar momento, enfriando así los átomos. Por ejemplo, si un átomo se desplaza hacia adelante y absorbe un fotón que viaja en dirección opuesta, su velocidad disminuirá. Es similar a una pelota que rueda sobre el césped; si no actúa ninguna fuerza externa, se detendrá debido a la resistencia que ofrece el contacto con el césped.
Este es el enfriamiento de átomos mediante láser, y el proceso es cíclico. Y es debido a este ciclo que los átomos continúan enfriándose.
En este caso, el método de enfriamiento más sencillo consiste en utilizar el efecto Doppler.
Sin embargo, no todos los átomos pueden enfriarse con láseres, y para lograrlo es necesario encontrar una «transición cíclica» entre los niveles atómicos. Solo mediante transiciones cíclicas se puede conseguir y mantener el enfriamiento de forma continua.
En la actualidad, debido a que el átomo de metal alcalino (como el Na) tiene solo un electrón en la capa externa, y los dos electrones en la capa más externa del grupo de los metales alcalinotérreos (como el Sr) también pueden considerarse como un todo, los niveles de energía de estos dos átomos son muy simples, y es fácil lograr la “transición cíclica”, por lo que los átomos que se enfrían actualmente son en su mayoría átomos simples de metales alcalinos o átomos de metales alcalinotérreos.
Principio del enfriamiento láser y su aplicación a átomos fríos
Fecha de publicación: 25 de junio de 2023