Магнито-оптическая ловушка (MOT) — устройство, которое используется для лазерного охлаждения и магнито -оптического захвата для получения групп холодных, нейтральных атомов при температурах порядка нескольких сотен или десятков микрокельвинов .

Данный метод позволяет захватывать нейтральные атомы, в отличие от ловушек Пеннинга и которые работают только с заряженными частицами.

История

Спроектирована и реализована в 1987 году Стивеном Чу ( Bell Labs ). В первоначальной установке использовалось доплеровское охлаждение , были достигнуты температуры порядка 600 микрокельвинов (300—1000 мкК), время удержания более 2 минут, плотность нейтральных атомов Na 2*10^11 ат/см³, количество атомов более 10^7 .

За создание МОТ и исследования с её применением Стивен Чу был удостоен Нобелевской премии по физике 1997 года .

Устройство

Магнито-оптическая ловушка является развитием первоначальной схемы Стива Чу по охлаждению атомов в оптической патоке. Охлаждение происходило в вакуумной камере, в области, в которой пересекались шесть лазерных охлаждающих пучков (по два вдоль каждой оси, часто получают при помощи 3 лазеров и 3 зеркал). Из-за действия силы тяжести охлажденные атомы быстро, за время порядка одной секунды, выпадали из охлаждаемой области. Для компенсации притяжения в установке при помощи двух соленоидов создавалось квадрупольное магнитное поле . Соленоиды размещаются соосно перед и после области патоки, в конфигурации, сходной с кольцами Гельмгольца . В отличие от схемы Гельмгольца ток в катушках течет в противоположных направлениях.

Применение

MOT часто используются как первый этап в получении конденсата Бозе-Эйнштейна , в том числе использовались в экспериментах по атомным лазерам

Могут использоваться в атомных часах повышенной точности .

Охлажденный в MOT ¹³³ Cs использовался для получения наиболее точных измерений нарушения CP .

Ограничения

Для большинства атомов минимальная температура, достижимая в МОТ, ограничена доплеровским пределом. Эффективному охлаждению до более низких температур (субдоплеровскому охлаждению) препятствует наличие магнитного поля. Для некоторых редкоземельных атомов, например Тулия и Эрбия , удается достичь температур на порядок более низких, чем доплеровский предел.

См. также

Примечания

Литература

• (неопр.) . Nobelprize.org (15 октября 1997). Дата обращения: 11 декабря 2011. 16 мая 2012 года.
• Raab E. L. , Prentiss M., Cable A., Chu S., Pritchard D.E. Trapping of neutral sodium atoms with radiation pressure (англ.) // Physical Review Letters : journal. — 1987. — Vol. 59 , no. 23 . — P. 2631—2634 . — doi : . — Bibcode : .
• Metcalf, Harold J. and Straten, Peter van der. Laser Cooling and Trapping (неопр.) . — Springer-Verlag New York, Inc, 1999. — ISBN 9780387987286 .
• Foot, C.J. Atomic Physics (англ.) . — Oxford University Press , 2005. — ISBN 9780198506966 .
• Monroe C., Swann W., Robinson H., Wieman C. Very cold trapped atoms in a vapor cell (англ.) // Physical Review Letters : journal. — 1990. — 24 September ( vol. 65 , no. 13 ). — P. 1571—1574 . — doi : . — Bibcode : . — .
• K B Davis, M O Mewes, M R Andrews, N J van Druten, D S Durfee, D M Kurn, and W Ketterle. Bose-Einstein Condensation in a Gas of Sodium Atoms (англ.) // Physical Review Letters : journal. — 1997. — 27 November ( vol. 75 , no. 22 ). — P. 3969—3973 . — doi : . — Bibcode : . — .

Ссылки

• . Ю. К. Джикаев, кфмн
• Нобелевские лекции по физике 1997 // УФН март 1999 т 169 № 3
• Нобелевские лекции по физике 1997 // УФН март 1999 т 169 № 3