El efecto de calentamiento y enfriamiento del láser es el mismo fenómeno que tiene dos efectos distintos. El calentamiento es una condición más común cuando el impulso del rayo láser realmente imparte energía cinética a los átomos / moléculas sobre las que incide. Pero bajo una disposición muy cuidadosa, esto se puede usar para enfriar átomos en una quietud perfecta y dado que la temperatura es en realidad una medida de la energía cinética de una partícula, esta se enfría en exceso.
Ahora veamos el enfriamiento por láser. Imagine un solo átomo con cierta velocidad moviéndose hacia un rayo láser que está cerca de su resonancia atómica. Si la luz láser no está cerca de la resonancia atómica, el átomo será simplemente transparente al átomo. El átomo ahora absorberá un solo fotón del rayo láser y recibirá una patada de impulso que se ralentizará. Esta parte es simple de entender. Pero cuando el átomo vuelve a emitir el fotón que absorbió, estará en una dirección aleatoria completa. En muchos de estos eventos de absorción y dispersión, el impulso de impulso de la reemisión promediará a cero, mientras que el impulso de impulso del haz incidente lo ralentizará.
Ahora es la parte más importante, si el átomo alcanza una velocidad de cero, la patada de impulso del rayo láser realmente comenzará a impartir impulso, también conocido como “calentar el átomo” en otra dirección. Para enfriar idealmente los átomos en 3 dimensiones, necesita 3 pares de haces que se propaguen contra los rayos láser de resonancia cercana para extraer la energía cinética en todas las direcciones. Esta configuración es la base de un MOT (Magneto Optic Trap), uno de los primeros pasos para enfriar átomos en Física Atómica. Sin embargo, un MOT tiene una configuración un poco más complicada para abordar las extensiones de velocidad de “átomos calientes” y un gradiente magnético. Los átomos se pueden enfriar fácilmente hasta decenas de micro-kelvin solo con este método.
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Si los átomos enfriados cerca del cero absoluto son golpeados por un solo haz desequilibrado, los átomos se calientan y se lanzan en algo llamado fuente atómica.
Entonces, en esencia: haz equilibrado = enfriamiento
viga desequilibrada = calentamiento
