Prinsip pendinginan laser dan penerapannya pada atom dingin

Prinsip pendinginan laser dan penerapannya pada atom dingin

Dalam fisika atom dingin, banyak pekerjaan eksperimental yang memerlukan pengendalian partikel (memenjarakan atom ionik, seperti jam atom), memperlambatnya, dan meningkatkan akurasi pengukuran. Dengan berkembangnya teknologi laser, pendinginan laser juga mulai banyak digunakan pada atom dingin.

Pada skala atom, inti dari suhu adalah kecepatan pergerakan partikel. Pendinginan laser adalah penggunaan foton dan atom untuk bertukar momentum, sehingga mendinginkan atom. Misalnya, jika sebuah atom mempunyai kecepatan maju, lalu ia menyerap foton terbang yang bergerak berlawanan arah, maka kecepatannya akan melambat. Ibarat bola yang menggelinding ke depan di atas rumput, jika tidak didorong oleh gaya lain maka akan berhenti karena “tahanan” yang ditimbulkan oleh kontak dengan rumput.

Ini adalah pendinginan laser atom, dan prosesnya adalah sebuah siklus. Dan karena siklus inilah atom-atom terus mendingin.

Dalam hal ini, pendinginan paling sederhana adalah dengan menggunakan efek Doppler.

Namun, tidak semua atom dapat didinginkan dengan laser, dan “transisi siklik” harus ditemukan antara tingkat atom untuk mencapai hal ini. Hanya melalui transisi siklik pendinginan dapat dicapai dan dilanjutkan secara terus menerus.

Saat ini, karena atom logam alkali (seperti Na) hanya memiliki satu elektron di lapisan terluarnya, dan dua elektron di lapisan terluar golongan alkali tanah (seperti Sr) juga dapat dianggap sebagai satu kesatuan, energinya Tingkat kedua atom ini sangat sederhana, dan mudah untuk mencapai “transisi siklik”, sehingga atom yang sekarang didinginkan oleh manusia sebagian besar adalah atom logam alkali sederhana atau atom alkali tanah.

Prinsip pendinginan laser dan penerapannya pada atom dingin