Come fa il laser fresco l'oggetto?

December 17, 2020
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Il laser ha le caratteristiche di buona direzionalità e di alta luminosità. Il suo fascio è concentrato in un angolo di emissione molto piccolo (soltanto circa 0,1 gradi) lungo l'asse. Con la Q-commutazione del laser ed altre tecnologie, l'energia del laser può essere compressa in un impulso molto stretto. (Quale un trilionesimo di un secondo), in modo da può irradiare l'energia enorme. Infatti, i laser con alta energia possono anche essere utilizzati nella refrigerazione.

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Già del 1985, gli atomi con successo congelati americani di Steven Chu del fisico con un laser ed hanno vinto il premio Nobel nella fisica nel 1997. Il principio di raffreddamento del laser è di ridurre l'energia termale delle molecole nell'oggetto. La temperatura di un oggetto è collegata con l'energia termale delle molecole. Più intenso il moto molecolare, più alta la temperatura dell'oggetto. La refrigerazione del laser richiede la sintonizzazione precisa del laser. I due fasci luminosi nelle direzioni opposte dopo che sintonizzando sono usati. Quando tantissimi fotoni forniscono l'interno dell'oggetto, il numero delle particelle del laser è abbastanza grande, facendo le particelle nell'oggetto ammucchiato. Dopo essere scontratsi con un atomo, la bomba porterà via una parte dell'energia ed annullerà l'energia cinetica dell'atomo stessa, quindi riducente l'energia termale della molecola, quindi riducente la temperatura dell'oggetto.

 

La velocità commovente degli atomi di un oggetto è solitamente di circa 500 metri al secondo. A lungo, gli scienziati stanno cercando i modi rendere gli atomi relativamente stazionari. Zhu Diwen utilizza tre laser reciprocamente perpendicolari per irradiare gli atomi sotto tutti i punti di vista, di modo che gli atomi sono bloccati nell'oceano dei fotoni ed il loro movimento costantemente è ostacolato e rallentato. Questo effetto del laser vivo è chiamato «colla ottica». Nell'esperimento, gli atomi «appiccicosi» possono cadere ad una bassa temperatura quasi vicino all'assoluto zero (- 273.15°C).

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Il raffreddamento del laser può eliminare i primi e secondi spostamenti di frequenza di doppler per stabilire un migliore riferimento di frequenza. Ciò è di grande importanza per cronometrare, la misura di precisione e la navigazione. Attualmente, la tecnologia della refrigerazione del laser ha applicazioni importanti pricipalmente ai tre livelli di cellule, di mitocondri e di cromosomi biologici. Inoltre è utilizzata nella fisica condensata della materia, in fontane atomiche, in orologi atomici, in interferometri atomici e nella litografia atomica.