Физики спроектировали очень стабильный лазерный луч, который может заманить в ловушку крошечные облака атомов для до 100 раз дольше, чем какой-либо лазер до сих пор мог. Сообщаемый в выпуске 24 мая Physical Review Letters, новый метод может использоваться для исследования свойств очень холодных, слабо взаимодействующих атомов.
В течение нескольких лет теперь, физики использовали и лазеры и магнитные поля для замедления быстро движущихся атомов или молекул в течение их следов так, чтобы они могли остыть и остаться близко друг к другу. Магнитные западни оказались более стабильными; они могут держать свой карьер в течение многих минут за один раз, в то время как атомы, как правило, сбегают из лазерных западней после нескольких секунд. Но магнитные западни только работают на магнитные атомы, такие как натрий и цезий, но не гелий. Кроме того, они ловят просто те атомы, внутреннее магнитное поле которых ориентировано в определенном направлении.
Высоко сосредоточенный лазерный луч, заманивающий в ловушку атомы в «энергии, хорошо» созданной ее электрическим полем, не имеет тех ограничений. Так физик Джон Томас из Университета Дюка в Дареме, Северная Каролина и его коллеги ищут способы сделать лазерные западни в последний раз пока магнитные.Два года назад бригада пришла к заключению от математических моделей, что «шум» в лазерном оборудовании играл более важную роль в разрушении западни, чем ранее подозреваемый. Небольшие движения лазерного луча и колебания его интенсивности покачивают атомы вокруг и подогревают их.
В попытке минимизировать эти проблемы, группа Томаса взяла лазер двуокиси углерода – один из наиболее неотъемлемо стабильных вокруг – и настроила его для дальнейшего сокращения шума. Когда они применили лазер как западню, они успешно считали приблизительно 20 000 литиевых атомов при температуре всего 0.0004 из градуса выше абсолютного нуля в течение 5 минут.
«Это – самая стабильная оптическая западня, продемонстрированная до сих пор», говорит Вольфганг Кеттерле, физик в Массачусетском технологическом институте. Кеттерл говорит, что западня может быть полезна для того, что многие рассматривают, чтобы быть одним из самых амбициозных экспериментов в физике: проверить предсказание, что атомы, такие как литий имеют тенденцию разделять на пары при очень низких температурах, как электроны в сверхпроводнике. Литиевые атомы очень трудно принести близко друг к другу, потому что они – fermions – термин для частиц, которые не могут занять то же квантовое состояние.
Но литиевые атомы, внутренний пункт магнитных полей которых в противоположных направлениях может быть легче объединить как их квантовые состояния, не будут идентичны. Использование лазерных западней кажется многообещающей стратегией сделать это, говорит Кеттерл.