Analiza zasady chłodzenia laserowego

Dec 24, 2020

Zostaw wiadomość

Każdy wie, że laser ma cechy dobrej kierunkowości i wysokiej jasności. Jego wiązka jest skoncentrowana w bardzo małym kącie emisji wzdłuż osi (tylko około jednej dziesiątej stopnia). Ponadto laserowe przełączanie Q i inne technologie mogą zmniejszyć energię lasera Skompresowaną do bardzo wąskiego impulsu (np. bilion sekundy), dzięki czemu może emitować ogromną ilość energii. Lasery w moim odczuciu są połączone z wysoką energią. W rzeczywistości, lasery o wysokiej energii mogą być również stosowane w chłodnictwie.

Już w 1985 roku chiński amerykański fizyk Zhu Diwen z powodzeniem zamroził atomy laserem i zdobył Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki w 1997 roku. W rzeczywistości, zasada chłodzenia laserowego jest zmniejszenie ruchu termicznego cząsteczek w obiekcie. Temperatura obiektu jest związana z ruchem termicznym cząsteczek. Im bardziej intensywny ruch molekularny, tym wyższa temperatura obiektu. Z drugiej strony, im wolniejszy ruch molekularny, tym niższa temperatura obiektu. Chłodzenie laserowe wymaga precyzyjnego dostrojenia lasera. Dwie wiązki światła w przeciwnych kierunkach po dostrojeniu są używane. Kiedy duża liczba fotonów wchodzi do wnętrza obiektu, liczba cząstek lasera jest dość duża, co sprawia, że cząstki w obiekcie są zatłoczone. Po zderzeniu z atomem, bomba zabierze część energii i anuluje energię kinetyczną samego atomu molekularnego, powodując, że atom molekularny nie jest w stanie "losowo poruszać się" jak poprzednio, zmniejszając w ten sposób ruch termiczny cząsteczki, zmniejszając w ten sposób temperaturę obiektu.

Prędkość atomu obiektu wynosi zwykle około 500 metrów na sekundę. Od dłuższego czasu naukowcy szukają sposobów, aby atomy były stosunkowo nieruchome. Zhu Diwen używa trzech wzajemnie prostopadłych laserów do napromieniania atomów ze wszystkich aspektów, tak aby atomy były uwięzione w oceanie fotonów, a ich ruch jest stale utrudniony i spowolniony. Ten efekt lasera jest żywo nazywany "klejem optycznym". W eksperymencie "lepkie" atomy mogą spaść do niskiej temperatury prawie bliskiej absolutnemu zeru (-273,15°C).

Chłodzenie laserowe może wyeliminować pierwsze i drugie zmiany częstotliwości Dopplera w celu ustalenia lepszego odniesienia częstotliwości. Ma to ogromne znaczenie dla pomiaru czasu, precyzyjnego pomiaru i nawigacji. Obecnie technologia chłodzenia laserowego ma ważne zastosowanie na trzech poziomach komórek biologicznych, mitochondriów i chromosomów. Jest również stosowany w fizyce materii skondensowanej, fontannach atomowych, zegarach atomowych, interferometrach atomowych i litografii atomowej.