Sub-Doppler kylning

Sub-dopplerkylning är en klass av laserkylningstekniker som sänker temperaturen på atomer och molekyler under dopplerkylningsgränsen . Dopplerkylningsprocesser har en kylningsgräns som kännetecknas av momentumrekylen från emissionen av en foton från partikeln.

Vissa metoder för sub-Doppler-kylning inkluderar optisk melass , Sisyphus-kylning , evaporativ kylning , Raman-kylning med fritt utrymme , Raman-sidobandskylning , upplöst sidbandskylning , polarisationsgradientkylning och användningen av en mörk magneto-optisk fälla.

Till exempel användes en optisk melass-time-of-flight-teknik för att kyla natrium (Dopplergräns ${\displaystyle T_{D}\approx 240\ \mu K} )$ till ${\ textstil 43\pm 20\ \mu K}$ .

Några möjliga motiv för sub-dopplerkylning inkluderar kylning till rörelsebastillståndet, ett krav för att bibehålla trohet under många kvantberäkningsoperationer .

Mörk magneto-optisk fälla

En magneto-optisk fälla (MOT) används vanligtvis för att kyla och fånga ett ämne genom dopplerkylning. I processen med dopplerkylning skulle det röda avstämda ljuset absorberas av atomer från en viss riktning och återutsändas i en slumpmässig riktning. Atomernas elektroner skulle sönderfalla till ett alternativt grundtillstånd om atomerna har mer än en hyperfin marknivå. Det finns fallet med alla atomer i de andra grundtillstånden snarare än grundtillstånden för Dopplerkylning, då kan systemet inte kyla atomerna ytterligare.

För att lösa detta problem skulle det andra återpumpningsljuset falla in på systemet för att återbefolka atomerna för att starta om Dopplerkylningsprocessen. Detta skulle inducera högre mängder av fluorescens som emitteras från atomerna som kan absorberas av andra atomer och fungerar som en frånstötande kraft. På grund av detta problem skulle dopplergränsen öka och är lätt att uppfylla. När det finns en mörk fläck eller linjer på formen av det återpumpande ljuset, skulle atomerna i mitten av atomgasen inte exciteras av det återpumpande ljuset, vilket kan minska repulsionskraften från tidigare fall.

Detta kan hjälpa till att kyla atomerna till en lägre temperatur än den typiska Doppler-kylningsgränsen. Detta kallas en mörk magneto-optisk fälla (DMOT).