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极低温神奇的激光制冷

* 来源: * 作者: * 发表时间: 2019-08-26 0:20:23 * 浏览: 0
作为二十世纪与计算机,半导体和原子能相称的四项发明之一,激光技术已广泛应用于许多行业。然而,当谈到激光时,大多数人都会想到它们在加工中的应用。实际上,除了工业切割,焊接和医疗美容应用。激光还有许多其他用途,例如用于制冷的激光。激光冷却的概念最早是由苏联学者于1962年提出的,只是经过一段时间的沉默之后才被学术界所关注。 1985年,美国着名中国科学家朱宇文利用激光冷冻原子成功实现了低温环境,并获得了1997年的物理奖。 1997年诺贝尔物理学奖获得者:朱希文多普勒冷却技术,为什么激光可以冷却?通常,物体的原子总是做不规则运动,这在物理学中称为热运动。原子的运动越强烈,物体的温度越高,温度越低。因此,如果有办法降低原子的移动速度,则可以降低物体的温度。激光冷却的原理通常可理解为:使用大量光子阻碍原子的移动以降低原子的移动速率,从而达到降低物体温度的目的。激光是高度集中的光束。由于它发出的轻微颗粒的均匀取向,这些颗粒非常浓。当激光束注入物体时,进入物体的粒子数量使物体中的粒子变得非常拥挤,并且它们不能像原来那样“生存和跳跃”,从而减少了分子的热运动。这种激光制冷技术称为多普勒冷却技术。 1995年,使用多普勒冷却技术,Danoke集团将氦原子冷却至2.8 nK的低温。德国伯尔尼大学的物理学家利用这项技术实现了高密度的光子浓度。这项技术在太阳能电池上非常有前途,使太阳能电池能够在阴天有效运行。反斯托克斯荧光制冷技术多普勒制冷是激光制冷中最基本的机制。后来,开发了一种称为反斯托克斯荧光制冷技术的技术。这项技术的想法最初是由P.Pringsheim于1929年开发的。今年发表。该制冷方法的基本原理是反斯托克斯效应,其利用散射和入射光子之间的能量差来实现制冷。反斯托克斯效应是一种特殊的散射效应,其中散射的荧光光子波长短于入射光子波长。因此,散射荧光光子能量高于入射光子能量,并且该过程可简单地理解为:低能激光光子用于激发发光介质,照射介质散射高能光子,原始光子能量将发光介质中的能量从待冷却的介质中取出。 。与传统的冷却方法相比,激光具有提供制冷能力的功能,散射的反斯托克斯荧光是热载体。 1995年,爱泼斯坦及其同事在美国洛斯阿拉莫斯国家实验室的空间制冷技术研究小组通过激光诱导的反斯托克斯荧光成功地获得了固体材料的可测量冷却能力。 1999年,低温物理学家E. Finkeipen使用掺杂的蓝宝石激光激发GaAs / GaAl半导体量子阱材料的空穴激子,以实现空穴激子的反斯托克斯荧光发射,从而在不同温度下进行制冷。效率与冷却温度之间的关系。 2010年,科学家使用激光将分子冻结至绝对零度附近。这是单分子激光制冷首次达到如此低的温度,并且在控制物质的化学和物理过程以及制造量子计算机方面迈出了一大步。随着技术的不断成熟,激光冷却已经开始获得许多应用。例如,原子选择ics,原子蚀刻,原子钟,光学镊子,高分辨率等基础研究。该技术还可用于金属焊接和人体手术。我相信在未来,这项技术肯定会得到更广泛的应用。