什麽(me) 是激光冷卻？

這是一種利用激光將氣體(ti) 溫度降低到接近絕對零度的方法。

激光冷卻的目的和背景是什麽(me) ？

當時（20世紀）的科學家們(men) 想要實現玻色-愛因斯坦凝聚態。玻色-愛因斯坦凝聚是一種現象，在這種現象中，許多被稱為(wei) “玻色子”的粒子在接近絕對零度的溫度下表現為(wei) 相同形狀的波。

此外，為(wei) 了實現超導電性和超流體(ti) 性，還需要使其溫度極低。

激光冷卻的細節是什麽(me) ？

如上所述，激光冷卻的目的是降低氣體(ti) 的溫度。首先，什麽(me) 是溫度？從(cong) 微觀上講，它是組成氣體(ti) 的粒子運動的強度。運動越劇烈，溫度就越高。運動越平靜，溫度就越低。因此，“降低溫度”就相當於(yu) “盡可能地停止組成氣體(ti) 的粒子的運動”。

那麽(me) ，我們(men) 怎樣才能盡可能地停止運動呢？正如你可以從(cong) “激光冷卻”的名字中看出的，它涉及到用激光照射粒子。下麵，我們(men) 將特別討論原子的冷卻問題。

如圖所示，激光從(cong) 上、下、前、後、左、右六個(ge) 方向照射到待冷卻的原子。換句話說，這六個(ge) 是xyz軸的正負方向。

那麽(me) 什麽(me) 是激光呢？激光器是波長一致的光。為(wei) 什麽(me) 要使波長相同？?因為(wei) 原子有特定的波長，很容易被吸收。原子並不是吸收任何波長的波。

這裏的關(guan) 鍵點是，被照射的激光的波長應該比容易被目標原子吸收的波長稍長一些。為(wei) 什麽(me) ？這是因為(wei) 目標原子在移動。那他們(men) 移動有什麽(me) 問題？

原子也具有波的性質。正如你從(cong) 多普勒效應中看到的，相對的波的波長被認為(wei) 更短。

假設我們(men) 準備了“適合”的波長，很容易被目標原子吸收。然後，如上圖所示，在波麵移動的原子會(hui) 感到波長比那個(ge) 波長短。因此，激光不會(hui) 被充分吸收。這就是為(wei) 什麽(me) 我們(men) 用稍微長一點的波長照射激光束，這樣運動的原子就能很好地吸收它。

如果它向相反的方向移動呢？

這不是問題。因為(wei) 激光束從(cong) 六個(ge) 方向發射，它們(men) 將控製原子在相反方向的運動。

此外，後向的激光束不會(hui) 使物體(ti) 加速。這是因為(wei) 激光不吸收特定波長以外的波。在向同一方向運動的波的情況下，多普勒效應使波長看起來比實際長。

原子的原始動量和被輻射的光的動量之間存在守恒定律。因此，目標原子的運動是平靜的。

1997年諾貝爾物理學獎被授予朱棣文、克勞德·科恩·塔努吉和威廉·D·菲利普斯，以表彰他們(men) 利用激光冷卻和捕獲原子的方法。