Refrigeración de banda lateral
El enfriamiento de banda lateral es una técnica de enfriamiento por láser que se puede utilizar para enfriar átomos fuertemente retenidos hasta el estado cuántico más bajo de su movimiento. Los átomos generalmente se enfrían previamente mediante enfriamiento Doppler . Luego, el enfriamiento de banda lateral se usa para enfriar los átomos más allá del límite de enfriamiento Doppler.
Los átomos ligados a un campo frío pueden verse (con una buena aproximación) como un oscilador armónico mecánico cuántico . Si la tasa de decaimiento espontáneo es mucho menor que la frecuencia de las vibraciones de los átomos en la trampa, entonces cada nivel de energía interna de la molécula se dividirá en muchos subniveles formados por los estados vibratorios de todo el sistema ( estados de fonones ).
Considere un sistema de dos niveles en el que el estado inferior se denota como g (estado fundamental) y el estado excitado como e (estado excitado). El enfriamiento efectivo del láser ocurre cuando la frecuencia del rayo láser se sintoniza con la frecuencia de la línea lateral roja del espectro, es decir,
,
donde es la frecuencia interna de la transición atómica, y es la frecuencia de vibración armónica del átomo. En este caso, el átomo sufre una transición.
,
donde representa el estado de un ion cuyo estado atómico interno es a y el estado del fonón es m . Este proceso se indica como '1' en la imagen de la derecha (???).
La emisión espontánea subsiguiente ocurre predominantemente en la frecuencia portadora, si la energía de retroceso del átomo es insignificantemente pequeña en comparación con el cuanto de energía vibratoria, es decir
Este proceso se indica como '2' en la imagen de la derecha.[ ¿dónde? ] .
En promedio, este mecanismo enfría el ion en un nivel de vibración. Cuando estos pasos se repiten suficientes veces, el estado se alcanza con una alta probabilidad. [1] [2] [3]
Notas
- ↑ A. SCHLIESSER,R. RIVIÈRE, G. ANETSBERGER, O. ARCIZET, TJ KIPPENBERG "Enfriamiento de banda lateral resuelto de un oscilador micromecánico" Archivado el 10 de mayo de 2008 en Wayback Machine , física de la naturaleza, vol. 4 de mayo de 2008.
- ↑ Neuhauser, W. y Hohenstatt, M. y Toschek, P. y Dehmelt, H. Enfriamiento de banda lateral óptica de nube atómica visible confinada en pozo parabólico // Phys. Rvdo. Letón. 1978. V. 41, No. 4. P. 233-236.
- ↑ Schliesser, A. and Riviere, R. and Anetsberger, G. and Arcizet, O. and Kippenberg, TJ Enfriamiento de banda lateral resuelto de un oscilador micromecánico // Nature Physics. 2008. V. 4, No. 5. Pág. 415-419.