Enfriamietno y Captura con Laser: Melazas Opticas
Entonces si tengo el láser justo del color necesario, me
permitirá frenar los átomos rápidos sin empujar de nuevo los lentos debido al
desplazamiento Doppler. Pero esto es sólo en una dirección. Los átomos dentro de
la caja están rebotando en todas direcciones, cómo hago para frenarlos a todos?
Usted necesita tomar su láser y enviar el haz de fotones hacia
el átomo desde todas las direcciones. Así cuando lo ajuste al color exacto, todos
los átomos se enfriarán.
Eso es fantástico! Escogiendo el láser del color exacto, puedo obtener
grandes cantidades de átomos muy fríos.
Los físicos llaman a esto las "melazas ópticas" y es
justamente lo que Cornell y Weiman hicieron. En su pequeña caja de cristal ellos
tenían átomos de rubidio que enfriaron con luz de láser.
Pero si espero mucho tiempo, los átomos se saldrán de los haces
de láser. No llegan a estrellarse contra las paredes y calentarse de nuevo?
Buen punto. Para evitar que los átomos se dispersen, los
físicos ordenan los láser de forma que los átomos que traten de salirse del centro
(donde los rayos de láser se cruzan), sean empujados de nuevo hacia la mitad por la luz
que los impacta desde el otro láser. Esto es lo que se llama una "trampa
láser".
Eso quiere decir que es como un "termo láser". La luz
evita que los átomos toquen cualquier cosa y se calienten. Suena muy interesante, pero
cómo consigue que la luz haga eso?
Tiene razón, funciona justo como un termo, pero es muchas veces
mejor que uno hecho de vidrio. Resulta que es relativamente fácil hacer que la luz empuje
los átomos hacia donde usted desea que estén. Simplemente se colocan pequeñas bobinas
alrededor de la celda y se hace circular corriente en direcciones opuestas. Eso crea
un campo magnético que desplaza ligeramente el color de la luz que el átomo quiere
absorber. El campo magnético es mínimo en el centro de la celda y es máximo en los
extremos.
Creo que entiendo. El desplazamiento por el campo magnético es semejante
al del efecto Doppler, excepto que mientras el desplazamiento Doppler hace que la magnitud
del "empujon" dependa de cuán rápido va un átomo, el desplazamiento del campo
hace que dependa de dónde se encuentre el átomo dentro de la celda.
Esa es la idea. Usando el desplazamiento por campo magnético, la luz
frenerá los átomos y los empujará hacia el centro de la celda y los antendrá allí.
Esta es una fotografía real de cómo se ven los átomos enfriados y atrapados por el
láser cuando están en su celda. Se ven brillantes por que toda la luz láser rebota en
ellos.
Aún si los átomos nunca tocan las paredes, no se calentarán
simplemente a partir de los choques entre ellos, como ya vimos en la
página de la temperatura?
Ah!, usted está pensando en todo hoy. Por eso es que hay una
bomba de vacío conectada al aparato BEC. Esta bomba extrae casi todo el aire de la
celda de vidrio, se forma que con excepción de los pocos átomos de rubidio que se desea
atrapar, no quedan otros átomos con los cuales puedan chocar los átomos fríos.
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