Analýza principu laserového chlazení

Dec 24, 2020

Zanechat vzkaz

Každý ví, že laser má vlastnosti dobré směrovosti a vysokého jasu. Jeho paprsek je soustředěn ve velmi malém emisním úhlu podél osy (jen asi jedna desetina stupně). Kromě toho může laserové přepínání Q a další technologie snížit laserovou energii komprimovanou do velmi úzkého pulzu (například biliontiny sekundy), takže může vyzařovat obrovské množství energie. Lasery v mém dojmu jsou spojeny s vysokou energií. Ve skutečnosti lze lasery s vysokou energií použít také v chlazení.

Již v roce 1985 čínský americký fyzik Zhu Diwen úspěšně zmrazil atomy laserem a v roce 1997 získal Nobelovu cenu za fyziku. Principem laserového chlazení je ve skutečnosti snížení tepelného pohybu molekul v objektu. Teplota objektu souvisí s tepelným pohybem molekul. Čím intenzivnější je molekulární pohyb, tím vyšší je teplota objektu. Naopak, čím pomalejší je molekulární pohyb, tím nižší je teplota objektu. Laserové chlazení vyžaduje přesné vyladění laseru. Po naladění jsou použity dva paprsky světla v opačných směrech. Když do vnitřku objektu vstupuje velké množství fotonů, je počet laserových částic poměrně velký, což vede k přeplnění částic v objektu. Po srážce s atomem bomba odnese část energie a zruší kinetickou energii samotného molekulárního atomu, což způsobí, že molekulární atom nebude schopen&"náhodně přesunout GG"; jako dříve, čímž se sníží tepelný pohyb molekuly, čímž se sníží teplota objektu.

Rychlost atomu objektu je obvykle asi 500 metrů za sekundu. Vědci dlouho hledali způsoby, jak atomy relativně zastavit. Zhu Diwen používá tři vzájemně kolmé lasery k ozáření atomů ze všech aspektů, takže atomy jsou uvězněny v oceánu fotonů a jejich pohyb je neustále omezován a zpomalován. Tento efekt laseru se živě nazývá&„optické lepidlo GG“. V experimentu&"; lepkavý GG"; atomy mohou klesnout na nízkou teplotu téměř blízko absolutní nuly (-273,15 ° C).

Laserové chlazení může eliminovat první a druhý Dopplerův frekvenční posun za účelem získání lepší referenční frekvence. To má velký význam pro načasování, přesné měření a navigaci. V současnosti má technologie laserového chlazení důležité aplikace na třech úrovních biologických buněk, mitochondrií a chromozomů. Používá se také ve fyzice kondenzovaných látek, atomových fontánách, atomových hodinách, atomových interferometrech a atomové litografii.