Магніто-оптична пастка

Магні́то-опти́чна па́стка (англійське скорочення MOT) — пристрій, який використовується для лазерного охолодження і магніто-оптичного захоплення для отримання груп холодних, нейтральних атомів при температурах порядку декількох сотень або десятків мікрокельвіна.

Даний метод дозволяє захоплювати нейтральні атоми, на відміну від пасток Пеннінга і Пауля, які працюють тільки з зарядженими частинками.

Історія ред.

Спроектована і реалізована в 1987 році Стівеном Чу (Bell Labs). У першій установці використовувалося доплерівське охолодження^[en], були досягнуті температури близько 600 мікрокельвінів (300—1000 мкК), час утримання — понад 2 хвилини, густина нейтральних атомів Na 2*10¹¹ ат / см, кількість атомів понад 10⁷. [1]

За створення МОП і дослідження з її застосування Стівен Чу був удостоєний Нобелівської премії з фізики за 1997 рік.

Пристрій ред.

Магніто-оптична пастка є розвитком первинної схеми Стіва Чу з охолодження атомів в оптичній патоці. Охолодження відбувалося у вакуумній камері, в області, в якій перетиналися шість лазерних охолоджуючих пучків (по два уздовж кожної осі, їх часто отримують за допомогою 3 лазерів і 3 дзеркал). Через дію сили тяжіння охолоджені атоми швидко, за час порядку однієї секунди, випадали з охолоджувальної області. Для компенсації тяжіння в установці за допомогою двох соленоїдів створювалося квадрупольне магнітне поле. Магніти розміщуються співвісно перед і після області патоки, в конфігурації, схожій з кільцями Гельмгольца. На відміну від схеми Гельмгольца струм у котушках тече в протилежних напрямках.

Примітка ред.

MOT часто використовуються як перший етап в отриманні конденсату Бозе — Ейнштейна, в тому числі використовувалися в експериментах з атомними лазерами.

Можуть використовуватися в атомних годинниках підвищеної точності.

Охолоджений в MOT ¹³³Cs використовувався для отримання найточніших вимірювань порушення CP-симетрії.

Література ред.

The Nobel prize in physics 1997. Nobelprize.org (October 15, 1997). Перевірено 11 грудня 2011 року Процитовано 16 травня 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. Bibcode: 1987PhRvL..59.2631R. [1]
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. Bibcode: 1990PhRvL..65.1571M.
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. Bibcode: 1995PhRvL..75.3969D

Посилання ред.

Атомы в оптической патоке. Ю. К. Джикаев, кфмн
Развитие методов охлаждения и пленения атомов с помощью лазерного света. Нобелевские лекции по физике 1997 // УФН март 1999 т 169 № 3
Лазерное охлаждение и пленение нейтральных атомов. Нобелевские лекции по физике 1997 // УФН март 1999 т 169 № 3