Магнито-оптическая ловушка
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 Пауля которые работают только с заряженными частицами.
Содержание
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.[1]
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[2]
Могут использоваться в атомных часах повышеной точности.[3]
Охлажденный в MOT 133Cs 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.[4]
См. также
Напишите отзыв о статье "Магнито-оптическая ловушка"
Примечания
- ↑ «Trapping of neutral sodium atoms with radiation pressure»
- ↑ www.scientific.ru/journal/news/1203/n131203.html «Чисто оптическая реализация атомного лазера.» //Журнал Scientific.ru. цит: «была достигнута Бозе-конденсация атомов в магнито- оптических ловушках»
- ↑ [www.photonics.com/Article.aspx?AID=28356 Better Lasers and Atomic Traps Yield Better Timekeeping — JILA (Photonics Spectra | Feb 2007 | Features)]
- ↑ [nanojournal.ifmo.ru/files/volume6/15_Sukachev.pdf Субдоплеровское лазерное охлаждение атомов тулия в магнито-оптической ловушке и магнитное удержание атомов тулия в низкоградиентной магнитной ловушке] Д. Д. Сукачев и др. // Журнал Наносистемы: физика, химия, математика, 2012, 3 (1), С. 125—131
Литература
- [nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1997/press.html The Nobel prize in physics 1997]. Nobelprize.org (October 15, 1997). Проверено 11 декабря 2011. [www.webcitation.org/67h7eb87d Архивировано из первоисточника 16 мая 2012].
- Raab E. L. , Prentiss M., Cable A., Chu S., Pritchard D.E. (1987). «Trapping of neutral sodium atoms with radiation pressure». Physical Review Letters 59 (23): 2631–2634. DOI:10.1103/PhysRevLett.59.2631. . [www.qudev.phys.ethz.ch/content/courses/phys4/studentspresentations/trapping/Raab1987.pdf]
- Metcalf, Harold J. and Straten, Peter van der. Laser Cooling and Trapping. — Springer-Verlag New York, Inc, 1999. — ISBN 9780387987286.
- Foot, C.J. Atomic Physics. — Oxford University Press, 2005. — ISBN 9780198506966.
- Monroe C, Swann W, Robinson H, Wieman C. (1990-09-24). «Very cold trapped atoms in a vapor cell». Physical Review Letters 65 (13): 1571–1574. DOI:10.1103/PhysRevLett.65.1571. PMID 10042304. .
- [www.elib.gov.ph/details.php?cat_id=955577 Liwag, John Waruel F. Cooling and trapping of 87Rb atoms in a magneto-optical trap using low-power diode lasers, Thesis 621.39767 L767c (1999)]
- K B Davis, M O Mewes, M R Andrews, N J van Druten, D S Durfee, D M Kurn, and W Ketterle (1997-11-27). «Bose-Einstein Condensation in a Gas of Sodium Atoms». Physical Review Letters 75 (22): 3969–3973. DOI:10.1103/PhysRevLett.75.3969. PMID 10059782. .
Ссылки
- [vivovoco.astronet.ru/VV/NEWS/PRIRODA/PHYSICS.HTM Атомы в оптической патоке]. Ю. К. Джикаев, кфмн
- [www.ebiblioteka.lt/resursai/Uzsienio%20leidiniai/Uspechi_Fiz_Nauk/1999/03/r993c.pdf Развитие методов охлаждения и пленения атомов с помощью лазерного света.] Нобелевские лекции по физике 1997 // УФН март 1999 т 169 № 3
- [www.ebiblioteka.lt/resursai/Uzsienio%20leidiniai/Uspechi_Fiz_Nauk/1999/03/r993f.pdf Лазерное охлаждение и пленение нейтральных атомов.] Нобелевские лекции по физике 1997 // УФН март 1999 т 169 № 3
|
Это заготовка статьи по физике. Вы можете помочь проекту, дополнив её. |
Отрывок, характеризующий Магнито-оптическая ловушка
Наполеон.]Адъютант Бонапарте во всю прыть лошади скакал с этим грозным письмом к Мюрату. Сам Бонапарте, не доверяя своим генералам, со всею гвардией двигался к полю сражения, боясь упустить готовую жертву, а 4.000 ный отряд Багратиона, весело раскладывая костры, сушился, обогревался, варил в первый раз после трех дней кашу, и никто из людей отряда не знал и не думал о том, что предстояло ему.
В четвертом часу вечера князь Андрей, настояв на своей просьбе у Кутузова, приехал в Грунт и явился к Багратиону.
Адъютант Бонапарте еще не приехал в отряд Мюрата, и сражение еще не начиналось. В отряде Багратиона ничего не знали об общем ходе дел, говорили о мире, но не верили в его возможность. Говорили о сражении и тоже не верили и в близость сражения. Багратион, зная Болконского за любимого и доверенного адъютанта, принял его с особенным начальническим отличием и снисхождением, объяснил ему, что, вероятно, нынче или завтра будет сражение, и предоставил ему полную свободу находиться при нем во время сражения или в ариергарде наблюдать за порядком отступления, «что тоже было очень важно».
– Впрочем, нынче, вероятно, дела не будет, – сказал Багратион, как бы успокоивая князя Андрея.
«Ежели это один из обыкновенных штабных франтиков, посылаемых для получения крестика, то он и в ариергарде получит награду, а ежели хочет со мной быть, пускай… пригодится, коли храбрый офицер», подумал Багратион. Князь Андрей ничего не ответив, попросил позволения князя объехать позицию и узнать расположение войск с тем, чтобы в случае поручения знать, куда ехать. Дежурный офицер отряда, мужчина красивый, щеголевато одетый и с алмазным перстнем на указательном пальце, дурно, но охотно говоривший по французски, вызвался проводить князя Андрея.
Со всех сторон виднелись мокрые, с грустными лицами офицеры, чего то как будто искавшие, и солдаты, тащившие из деревни двери, лавки и заборы.
– Вот не можем, князь, избавиться от этого народа, – сказал штаб офицер, указывая на этих людей. – Распускают командиры. А вот здесь, – он указал на раскинутую палатку маркитанта, – собьются и сидят. Нынче утром всех выгнал: посмотрите, опять полна. Надо подъехать, князь, пугнуть их. Одна минута.
– Заедемте, и я возьму у него сыру и булку, – сказал князь Андрей, который не успел еще поесть.
– Что ж вы не сказали, князь? Я бы предложил своего хлеба соли.
Они сошли с лошадей и вошли под палатку маркитанта. Несколько человек офицеров с раскрасневшимися и истомленными лицами сидели за столами, пили и ели.
– Ну, что ж это, господа, – сказал штаб офицер тоном упрека, как человек, уже несколько раз повторявший одно и то же. – Ведь нельзя же отлучаться так. Князь приказал, чтобы никого не было. Ну, вот вы, г. штабс капитан, – обратился он к маленькому, грязному, худому артиллерийскому офицеру, который без сапог (он отдал их сушить маркитанту), в одних чулках, встал перед вошедшими, улыбаясь не совсем естественно.
– Ну, как вам, капитан Тушин, не стыдно? – продолжал штаб офицер, – вам бы, кажется, как артиллеристу надо пример показывать, а вы без сапог. Забьют тревогу, а вы без сапог очень хороши будете. (Штаб офицер улыбнулся.) Извольте отправляться к своим местам, господа, все, все, – прибавил он начальнически.
Князь Андрей невольно улыбнулся, взглянув на штабс капитана Тушина. Молча и улыбаясь, Тушин, переступая с босой ноги на ногу, вопросительно глядел большими, умными и добрыми глазами то на князя Андрея, то на штаб офицера.
– Солдаты говорят: разумшись ловчее, – сказал капитан Тушин, улыбаясь и робея, видимо, желая из своего неловкого положения перейти в шутливый тон.
Но еще он не договорил, как почувствовал, что шутка его не принята и не вышла. Он смутился.
– Извольте отправляться, – сказал штаб офицер, стараясь удержать серьезность.
Князь Андрей еще раз взглянул на фигурку артиллериста. В ней было что то особенное, совершенно не военное, несколько комическое, но чрезвычайно привлекательное.
Штаб офицер и князь Андрей сели на лошадей и поехали дальше.
Выехав за деревню, беспрестанно обгоняя и встречая идущих солдат, офицеров разных команд, они увидали налево краснеющие свежею, вновь вскопанною глиною строящиеся укрепления. Несколько баталионов солдат в одних рубахах, несмотря на холодный ветер, как белые муравьи, копошились на этих укреплениях; из за вала невидимо кем беспрестанно выкидывались лопаты красной глины. Они подъехали к укреплению, осмотрели его и поехали дальше. За самым укреплением наткнулись они на несколько десятков солдат, беспрестанно переменяющихся, сбегающих с укрепления. Они должны были зажать нос и тронуть лошадей рысью, чтобы выехать из этой отравленной атмосферы.
– Voila l'agrement des camps, monsieur le prince, [Вот удовольствие лагеря, князь,] – сказал дежурный штаб офицер.
Они выехали на противоположную гору. С этой горы уже видны были французы. Князь Андрей остановился и начал рассматривать.
– Вот тут наша батарея стоит, – сказал штаб офицер, указывая на самый высокий пункт, – того самого чудака, что без сапог сидел; оттуда всё видно: поедемте, князь.
