Resfriamento a laserArrefecimento a laser é um método de reduzir a velocidade dos átomos, e, assim, os arrefecer, usando lasers. Tipicamente vê-se os lasers serem usados em sistemas de aquecimento, e certamente fazem isso em escalas macroscópicas, mas para os átomos individuais ou pequenos grupos de átomos, os feixes de luz podem ser usados para o arrefecimento.

As temperaturas mais baixas, sempre geradas com menos da metade de um bilionésimo de Kelvin (0,5 nanoKelvins) foram alcançadas usando uma combinação de laser de arrefecimento e de arrefecimento evaporativo. Estas temperaturas são atingidas com pequenas quantidades de gases difusos.

O mecanismo primário de arrefecimento a laser através da qual retarda átomos é, fazendo com que eles absorvam e emitem fótons em direções aleatórias. Enquanto a velocidade do átomo é maior do que a velocidade de recuo de emissão de fótons, a velocidade global é reduzida.

O laser de arrefecimento atinge seletivamente os átomos que se deslocam em certas direções e em determinadas velocidades no interior do gás. Ao ajustar a luz a uma frequência específica, logo abaixo da frequência de ressonância para a substância, a armadilha de laser tem como alvo apenas os átomos que se deslocam em direção a ela. Isto é devido ao efeito de Doppler – quando o átomo está avançando para o laser de origem, a frequência da luz aumenta a partir do átomo. Esta é a mesma razão pela qual a frequência do som varia conforme um trem acelera passado por um observador estacionário – a velocidade relativa entre a fonte e o objeto manipula a frequência aparente.

O laser de resfriamento é usado em várias aplicações na indústria.

O laser de resfriamento é usado em várias aplicações na indústria.

Quando a frequência aparente da luz com respeito a certos átomos na armadilha resfriamento a laser está apenas em uma direção, o átomo absorve os fótons, recebe mais energia temporariamente e, em seguida, emite um fóton. Assim, os átomos em movimento em uma determinada direção em uma velocidade de limiar são seletivamente abrandados pelo dispositivo de resfriamento a laser.
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Dispondo os lasers em uma matriz tridimensional, que envolvem o gás difuso, a velocidade atômica em todos os três graus de liberdade conduz a um menor movimento de átomos e a temperatura, por conseguinte, é mais baixa. O gás deve ser difuso para assegurar que os fótons não sejam reabsorvidos pelos átomos adjacentes. Manipular lentamente a frequência do laser pode também ser útil, uma vez que exige várias fases de arrefecimento para reduzir o gás à temperatura desejada.