Principe du refroidissement laser et son application aux atomes froids
En physique des atomes froids, de nombreux travaux expérimentaux nécessitent le contrôle des particules (par exemple, le confinement d'atomes ioniques dans les horloges atomiques), leur ralentissement et l'amélioration de la précision des mesures. Grâce au développement de la technologie laser, le refroidissement laser est également devenu une technique largement utilisée dans le domaine des atomes froids.
À l'échelle atomique, la température est intrinsèquement liée à la vitesse de déplacement des particules. Le refroidissement laser utilise des photons et des atomes pour échanger de l'énergie cinétique, refroidissant ainsi les atomes. Par exemple, si un atome se déplace vers l'avant et absorbe un photon se déplaçant en sens inverse, sa vitesse diminue. C'est comparable à une balle qui roule sur l'herbe : sans force extérieure, elle s'arrête par « résistance » au contact de l'herbe.
Il s'agit du refroidissement des atomes par laser, et le processus est cyclique. C'est grâce à ce cycle que les atomes continuent de se refroidir.
Dans ce cas, le refroidissement le plus simple consiste à utiliser l'effet Doppler.
Cependant, tous les atomes ne peuvent pas être refroidis par laser ; il est nécessaire de trouver une « transition cyclique » entre les niveaux atomiques pour y parvenir. Seules ces transitions cycliques permettent un refroidissement continu.
Actuellement, comme l'atome de métal alcalin (tel que Na) ne possède qu'un seul électron dans sa couche externe, et que les deux électrons de la couche externe du groupe des métaux alcalino-terreux (tels que Sr) peuvent également être considérés comme un tout, les niveaux d'énergie de ces deux atomes sont très simples, et il est facile de réaliser une « transition cyclique », c'est pourquoi les atomes refroidis actuellement par l'homme sont principalement des atomes de métaux alcalins ou alcalino-terreux simples.
Principe du refroidissement laser et son application aux atomes froids
Date de publication : 25 juin 2023