Le refroidissement laser est un procédé de ralentissement atomes, et donc leur refroidissement, en utilisant des lasers. Typiquement, nous consulter lasers comme le chauffage des choses, et ils n'ont certainement sur des échelles macroscopiques, mais pour les atomes individuels ou de petits groupes d'atomes, ils peuvent être utilisés pour le refroidissement. Les températures les plus froides jamais produites, moins d'un demi-milliardième de Kelvin (0,5 nanokelvins) ont été obtenus en utilisant une combinaison de refroidissement par laser et de refroidissement par évaporation. Ces températures sont atteintes avec de petites quantités de gaz diffus.
Le principal mécanisme par lequel le refroidissement par laser ralentit atomes est en leur faisant absorber et émettre des photons dans des directions aléatoires. À condition que la vitesse de l'atome soit supérieure à la vitesse de recul de photons d'émission, la vitesse globale est réduite. Si vous étiez flottant sur un aéroglisseur, se déplaçant à une vitesse importante dans une direction, et au hasard jeté billes métalliques de l'aéroglisseur, éventuellement, votre vitesse serait de ralentir vos mouvements et serait entièrement dicté par l'effet de recul de lancer les boules. C'est la façon dont fonctionne refroidissement laser.
Le refroidissement laser ciblant sélectivement les atomes en mouvement dans certaines directions et à certaines vitesses dans le gaz. En ajustant la lumière à une fréquence spécifique, juste en dessous de la fréquence de résonance de la substance, le piège laser cible uniquement les atomes en mouvement vers elle. Ceci est dû à l'effet Doppler - lorsque l'atome se déplace vers la source laser, la fréquence de la lumière augmente du point de vue de l'atome. C'est la même raison que la fréquence du son varie en train accélère passé un observateur stationnaire - la vitesse relative entre la source et l'objet manipule la fréquence apparente. Pour les atomes ne se déplacent pas à cette vitesse seuil, ils sont transparents au laser et donc pas touchés par elle.
Lorsque la fréquence apparente de la lumière par rapport à certains atomes dans le piège de refroidissement laser se trouve à droite, l'atome absorbe les photons incidents, devient plus énergique temporairement, puis émet un photon. De sorte atomes se déplacent dans une certaine direction sur une vitesse de seuil sont sélectivement freinée par le dispositif de refroidissement laser. En agençant les lasers dans une matrice 3-dimensionnelle, entourant le gaz diffuse, la vitesse de l'atome dans tous les trois degrés de liberté peut être freinée, ce qui conduit à un mouvement atomique inférieur et la température plus faible. Le gaz doit être diffuse pour assurer que les photons ne sont pas réabsorbés par des atomes adjacents. Lentement, la manipulation de la fréquence du laser peut également être utile, car elle peut nécessiter plusieurs étapes de refroidissement pour réduire le gaz à la température désirée. Faites-le attentivement, et peut-être que tu auras subvention de recherche que vous avez toujours voulu.