Physics 2000 The Atomic Lab Bose Einstein Condensation

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.