Laserjäähdytysperiaatteen analyysi

Dec 24, 2020

Jätä viesti

Kaikki tietävät, että laserilla on hyvän suunnan ja korkean kirkkauden ominaisuudet. Sen säde on keskittynyt hyvin pieneen päästökulmaan akselia pitkin (vain noin kymmenesosa asteesta). Lisäksi laser Q-vaihto ja muut teknologiat voivat vähentää laserenergiaa Pakattuna hyvin kapeaksi pulssiksi (kuten sekunnin biljoonasosa), joten se voi säteillä valtavan määrän energiaa. Laserit ovat yhteydessä korkeaan energiaan. Itse asiassa lasereita, joilla on suuri energia, voidaan käyttää myös jäähdytykseen.

Jo vuonna 1985 kiinalainen amerikkalainen fyysikko Zhu Diwen jäädytti onnistuneesti atomit laserilla ja voitti fysiikan Nobel-palkinnon vuonna 1997. Itse asiassa laserjäähdytyksen periaate on vähentää kohteen molekyylien lämpöliikettä. Kohteen lämpötila liittyy molekyylien lämpöliikkumiseen. Mitä voimakkaampi molekyyliliike, sitä korkeampi kohteen lämpötila. Sitä vastoin, mitä hitaampi molekyyliliike, sitä alhaisempi kohteen lämpötila. Lasersäilytys vaatii laserin tarkan virityksen. Käytetään kahta valosädettä vastakkaisiin suuntiin virityksen jälkeen. Kun suuri määrä fotoneja tulee kohteen sisätiloihin, laserhiukkasten määrä on melko suuri, jolloin kohteen hiukkaset ovat täynnä. Törmättyään atomiin pommi vie osan energiasta ja peruuttaa itse molekyyliatomin kineettisen energian, jolloin molekyyliatomi ei pysty "satunnaisesti liikkumaan" kuten aiemmin, mikä vähentää molekyylin lämpöliikettä ja alentaa siten kohteen lämpötilaa.

Kohteen atomin nopeus on yleensä noin 500 metriä sekunnissa. Tiedemiehet ovat jo pitkään etsineet tapoja tehdä atomeista suhteellisen paikallaan. Zhu Diwen käyttää kolmea molempia osapuolia kohtisuorassa olevaa laseria säteilytelläkseen atomeja kaikilta osin, niin että atomit jäävät loukkuun fotonien mereen, ja niiden liikkumista vaikeutetaan ja hidastetaan jatkuvasti. Tätä laserin vaikutusta kutsutaan elävästi "optiseksi liimaksi". Kokeessa "tahmeat" atomit voivat pudota alhaiseen lämpötilaan lähes lähelle absoluuttista nollaa (-273,15 °C).

Laserjäähdytys voi poistaa ensimmäisen ja toisen Doppler-taajuusvuoron paremman taajuusviittauksen määrittämiseksi. Tällä on suuri merkitys ajoitukselle, tarkkuusmittaus- ja navigointitoiminnalle. Tällä hetkellä lasersäilytystekniikalla on tärkeitä sovelluksia biologisten solujen, mitokondrioiden ja kromosomien kolmella tasolla. Sitä käytetään myös kondensoituneen aineen fysiikassa, atomilähteissä, atomikelloissa, atomi-interferometreissä ja atomilitografiassa.