Analiza načela laserskog hlađenja

Dec 24, 2020

Ostavite poruku

Svi znaju da laser ima karakteristike dobre usmjerenosti i visoke svjetline. Njegova zraka je koncentrirana u vrlo malom kutu emisije duž osi (samo oko jedne desetine stupnja). Osim toga, lasersko prebacivanje Q i druge tehnologije mogu smanjiti lasersku energiju Komprimiranu u vrlo uzak puls (kao što je bilijun sekunde), tako da može zračiti ogromnom količinom energije. Laseri u mom dojmu su povezani s visokom energijom. Zapravo, laseri s visokom energijom također se mogu koristiti u hlađenju.

Još 1985. kineski američki fizičar Zhu Diwen uspješno je laserom zamrznuo atome i 1997. dobio Nobelovu nagradu za fiziku. Zapravo, princip laserskog hlađenja je smanjenje toplinskog gibanja molekula u objektu. Temperatura objekta povezana je s toplinskim gibatima molekula. Što je molekularno gibanje intenzivnije, to je viša temperatura objekta. Suprotno tome, što je molekularno kretanje sporije, to je temperatura objekta niža. Lasersko hlađenje zahtijeva precizno podešavanje lasera. Koriste se dvije zrake svjetlosti u suprotnim smjerovima nakon ugađanja. Kada veliki broj fotona uđe u unutrašnjost objekta, broj laserskih čestica je prilično velik, što čestice u objektu gužve. Nakon sudara s atomom, bomba će oduzeti dio energije i poništiti kinetičku energiju samog molekularnog atoma, uzrokujući da se molekularni atom ne može "nasumično kretati" kao prije, čime se smanjuje toplinsko kretanje molekule, čime se smanjuje temperatura objekta.

Brzina atoma objekta obično je oko 500 metara u sekundi. Već duže vrijeme znanstvenici traže načine kako atome učiniti relativno stacionarnima. Zhu Diwen koristi tri međusobno okomita lasera kako bi ozračio atome sa svih aspekata, tako da su atomi zarobljeni u oceanu fotona, a njihovo kretanje stalno ometa i usporava. Ovaj efekt lasera se živo naziva "optičko ljepilo". U eksperimentu, "ljepljivi" atomi mogu pasti na nisku temperaturu gotovo blizu apsolutne nule (-273,15 °C).

Lasersko hlađenje može eliminirati prvi i drugi Doppler frekvencijski pomak kako bi se uspostavila bolja referenca frekvencije. To je od velikog značaja za vrijeme, precizno mjerenje i navigaciju. Trenutno tehnologija laserskog hlađenja ima važne primjene na tri razine bioloških stanica, mitohondrija i kromosoma. Također se koristi u fizici kondenziranih tvari, atomskim fontanama, atomskim satovima, atomskim interferometrima i atomskoj litografiji.