Холодные атомы. Видеолекция

futuraptor
07-01-2016
Холодные атомы. Видеолекция
106

Что принято за стандарт секунды? Какими способами можно охладить атомы? И каков принцип работы оптической решетки? Об этом рассказывает в видео кандидат физико-математических наук Алексей Акимов.

Если вы умеете измерять частоту перехода в атоме, вы можете это использовать как некоторый стандарт частоты. Люди об этом догадались довольно давно, в 60-е годы. И атом цезия, его переход, был выбран как стандарт секунды. Стандарт секунды – это на самом деле определенное количество циклов на одном переходе в атоме цезия.

Холодные атомы в оптической решетке

Наверное, будет третья Нобелевская премия, которую мы еще только ждем. Дело в том, что холодные атомы, если разместить их в оптическую решетку, будут очень похожи на электроны в твердом теле. Оптическая решетка – это не что иное, как стоячая волна из световых волн. Если вы попытаетесь холодные атомы поместить в такую решетку, то они будут сидеть только в максимумах электрического поля, в максимумах волны. Стоячая волна похожа действительно на решетку для яиц. Атомы сидят только не как в решетке в минимумах, а в максимумах. Но это уже детали. Такая система позволяет, по сути, моделировать твердое тело.

История вопроса

Теоретические исследования охлаждения атомов лазерным светом были начаты в 70-е годы XX века. Первым был теоретически разработан процесс так называемого доплеровского охлаждения атомов. В работе было показано, что доплеровское охлаждение позволяет понизить температуру атомов до значения, определяемого естественной полушириной линии резонансного оптического перехода атомов. В 80-е годы XX столетия экспериментальные исследования охлаждения атомов с помощью лазерного света стали горячей темой в области фундаментальных физических исследований. К концу 80-х атомы удалось охладить значительно ниже температуры, предсказываемой теорией доплеровского охлаждения. Необходимо было объяснить расхождения между теорией и экспериментом. Такое объяснение было дано в 1989 г (см. литературу) группой французских физиков во главе с Коэн-Тануджи (англ. C. Cohen-Tannouudji). Это было сделано с помощью механизма «Сизифова охлаждения» (или второе название механизма градиента поляризации). Механизм охлаждения был назван авторами в честь героя греческой мифологии Сизифа, который затаскивал камень на вершину горы, с которой камень потом падал вниз и Сизифу приходилось снова и снова вновь подымать его. Это продолжалось бесконечно.

В 1997 г. за цикл работ по охлаждению атомов, в частности, за объяснение Сизифова механизма охлаждения французскому ученому Коэн-Тануджи была присуждена Нобелевская премия по физике.

Сизифово охлаждение атомов

Сизифово охлаждение атомов (англ. Sisyphus cooling) это механизм понижения температуры атомов с помощью лазерного света до температур ниже достижимых с помощью доплеровского охлаждения(~500 μK). Охлаждение является результатом взаимодействия атомов с градиентом поляризации, созданной двумя распространяющимися навстречу лазерными пучками с ортогональной линейной поляризацией. Атомы, летящие в направлении световой волны в результате спонтанного перехода с верхнего на нижний уровень «одетого» состояния (dressed state) теряют кинетическую энергию. В результате чего температура атомов снижается на два порядка в сравнении с температурой, получаемой доплеровским охлаждением (~ 10 μK). /Wiki

futuraptor.com - интернет-журнал, публикующий новости науки и технологий,  об их влиянии на различные сферы жизни человека.

Человек построил вокруг себя собственный мир - мир в котором даже его творцу теперь непросто ориентироваться. Проявления технологий различно - это и IT, и робототехника, био- и генная инженерия, огромное культурологическое влияние - в музыке, кино, книгах, телевидение. Поток информации просто ошеломляет - достаточно лишь подписаться на десяток околонаучных твиттеров и новостная лента будет обновляться быстрее, чем вы ее сможете прочесть. Столько всего нового и так мало времени. Наша скромная миссия - предоставить на нашем сайте возможность прочесть самое интересное, а иногда и полезное, что может появиться в сети. Вместо множества источников - выберите один, наш сайт(у нас есть твиттер @futuraptorr, а также страницы в социальных сетях) и обеспечьте себя интересным чтением в минуты досуга. 

Современные достижения науки и техники, новые технологии, электроника, компьютеры, роботы, гаджеты, мобильные устройства, интересные разработки известных корпораций, средства коммуникаций, футуристические концепты, космические исследования, интересное и полезное в сети, изобретения - все это и многое другое в новостях и обзорах на этом сайте. А также о вещах смежных(скорее субъективно, нежели объективно). 

Мы всегда готовы поведать о чем-то новом, о том что на самом краю. И если у вас есть идея для нас, просто оставьте комментарий к статье. Мы всегда читаем комментарии. Или напишите нам на story@futuraptor.com

Остались вопросы? Отправьте форму на странице обратной связи

Новые статьи

Квадрокоптер Walkera Voyager 4 позволяет делать снимки с километра

Данная модель является одной из первых в потребительском сегменте, которая может быть укомплектована камерой с оптическим 16X зумом.

Walkera F210 3D – гоночный квадрокоптер для состязаний и не только

Сравнительно недорогой FPV-беспилотник с хорошей управляемостью и прочной конструкцией.