Sidobandskylning

Sidobandskylning är en laserkylningsteknik som kan användas för att kyla starkt hållna atomer till det lägsta kvanttillståndet av deras rörelse. Atomer är i allmänhet förkylda med hjälp av dopplerkylning . Sedan används sidbandskylning för att kyla atomerna bortom Doppler-kylningsgränsen.

Kalla fältbundna atomer kan ses (till en bra approximation) som en kvantmekanisk harmonisk oscillator . Om hastigheten för spontant sönderfall är mycket mindre än frekvensen av vibrationer hos atomer i fällan, kommer varje inre energinivå i molekylen att delas upp i många undernivåer som bildas av vibrationstillstånden i hela systemet ( fonontillstånd ).

Betrakta ett tvånivåsystem där bottentillståndet betecknas som g (grundtillstånd) och det exciterade tillståndet som e (exciterat tillstånd). Effektiv laserkylning uppstår när laserstrålens frekvens är avstämd till frekvensen för spektrumets röda sidolinje, d.v.s.

,

var är den inre frekvensen för atomövergången, och är den harmoniska vibrationsfrekvensen för atomen. I detta fall genomgår atomen en övergång

,

där representerar tillståndet för en jon vars inre atomära tillstånd är a och fonontillståndet är m . Denna process indikeras som '1' i bilden till höger (???).

Den efterföljande spontana emissionen sker övervägande vid bärarfrekvensen, om atomens rekylenergi är försumbart liten jämfört med kvantiteten av vibrationsenergi, d.v.s.

Denna process indikeras som '2' i bilden till höger.[ var? ] .

I genomsnitt kyler denna mekanism jonen med en vibrationsnivå. När dessa steg upprepas tillräckligt många gånger nås tillståndet med stor sannolikhet. [1] [2] [3]

Anteckningar

  1. ↑ A.SCHLIESSER,R. RIVIÈRE, G. ANETSBERGER, O. ARCIZET, TJ KIPPENBERG "Resolved-sideband cooling of a micromechanical oscillator" Arkiverad 10 maj 2008 på Wayback Machine , naturfysik, Vol 4 MAJ 2008.
  2. ↑ Neuhauser, W. och Hohenstatt, M. och Toschek, P. och Dehmelt, H. Optisk sidobandskylning av synligt atommoln instängt i parabolisk brunn // Phys. Varv. Lett. 1978. V. 41, nr 4. P. 233-236.
  3. ↑ Schliesser, A. och Riviere, R. och Anetsberger, G. och Arcizet, O. och Kippenberg, TJ Resolved-sideband cooling of a micromechanical oscillator // Nature Physics. 2008. V. 4, nr 5. P. 415-419.