レーザーを冷却する方法は？

• View:328     2020年12月22日

• レーザーは指向性が良く、輝度が高いという特徴があることは誰もが知っています。ビームは軸に沿って非常に小さい放射角度（約10分の1度）に集中します。さらに、レーザーQスイッチングやその他の技術により、レーザーエネルギーを削減できます。非常に狭いパルス（1兆分の1秒など）に圧縮されるため、大量のエネルギーを放射できます。印象のレーザーはすべて高エネルギーで接続されています。実際、高エネルギーのレーザーは冷凍にも使用できます。

  早くも1985年、中国系アメリカ人の物理学者Zhu Diwenはレーザーポインター最強で原子を凍結することに成功し、1997年にノーベル物理学賞を受賞しました。実際、レーザー冷却の原理は、物体内の分子の熱運動を減らすことです。物体の温度は分子の熱運動に関係しており、分子運動が強いほど物体の温度は高くなり、逆に分子運動が遅いほど物体の温度は低くなります。レーザー冷凍では、レーザーを正確に調整する必要があります。調整後、反対方向の2本の光線を使用します。多数の光子が物体の内部に入ると、レーザー粒子の数が非常に多くなり、物体内の粒子が密集します。爆弾は原子と衝突した後、エネルギーの一部を奪い、分子原子自体の運動エネルギーをキャンセルします。これにより、分子原子は以前のように「ランダムに移動」できなくなり、分子の熱運動が低下し、オブジェクトの温度が低下します。

  物体の原子の移動速度は通常、毎秒約500メートルです。長い間、科学者は原子を比較的静止させる方法を探してきました。 Zhu Diwenは、3つの相互に垂直なレーザーを使用して、あらゆる側面から原子を照射します。これにより、原子は光子の海に閉じ込められ、その動きは絶えず妨げられ、減速します。このレーザーの効果は、鮮やかに「光学接着剤」と呼ばれています。実験では、「粘着性のある」原子は、絶対ゼロ（-273.15°C）にほぼ近い低温に低下する可能性があります。

  レーザー冷却は、より良い周波数基準を確立するために、1番目と2番目のドップラー周波数シフトを排除できます。これは、タイミング、正確な測定、およびナビゲーションにとって非常に重要です。現在、レーザー冷凍技術は、ミトコンドリアと染色体の3つのレベルの生物細胞に重要な用途があり、凝縮物質物理学、原子噴水、原子時計、原子干渉計、原子リソグラフィーにも使用されています。