自由空間ラマン冷却
出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2020/01/01 13:26 UTC 版)
この方式では、（数十マイクロケルビンまで）予冷却済の原子雲にラマン過程に類似のパルスを連続して起こす。光線は対向伝播し、周波数は上記の通りに調整されるが、周波数 f 2 {\displaystyle f_{2}} は通常の値よりも若干赤方離調（英語版）（離調幅 Δ {\displaystyle \Delta } ）される。したがって、レーザー2の光源に対して十分な速度で近付いている原子がドップラー効果によりラマンパルスと共鳴する。これらが | g 2 ⟩ {\displaystyle |g_{2}\rangle } 状態に励起されて運動量を受けとり、それに比例した速度だけ減速される。 もし、2つのレーザーの伝播方向を交換すれば、逆向きに運動する原子が励起されて運動量を受けとり、比例した速度だけ減速される。規則正しくレーザーの伝播方向を交換し、離調幅 Δ {\displaystyle \Delta } を変化させることにより、初速度が | v | > v m a x {\displaystyle |v|>v_{max}} を満たす全ての原子を | g 2 ⟩ {\displaystyle |g_{2}\rangle } 状態にし、 | v | < v m a x {\displaystyle |v|<v_{max}} を満たす全ての原子を | g 1 ⟩ {\displaystyle |g_{1}\rangle } 状態のままにすることができる。そこで、 | g 2 ⟩ {\displaystyle |g_{2}\rangle } と | e ⟩ {\displaystyle |e\rangle } の間の遷移周波数と厳密に一致する新たな光線を照射する。これにより原子を | g 2 ⟩ {\displaystyle |g_{2}\rangle } 状態から | g 1 ⟩ {\displaystyle |g_{1}\rangle } 状態へと光ポンピングされ、速度がランダム化されて | g 2 ⟩ {\displaystyle |g_{2}\rangle } にあった原子の一部が | v | < v m a x {\displaystyle |v|<v_{max}} を満たす速度を得る。 この過程を数回（原論文では8回）繰り返すことにより1マイクロケルビン以下に原子雲の温度を下げることができる。
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