什么是激光冷却？

这是一种利用激光将气体温度降低到接近绝对零度的方法。

激光冷却的目的和背景是什么？

当时（20世纪）的科学家们想要实现玻色-爱因斯坦凝聚态。玻色-爱因斯坦凝聚是一种现象，在这种现象中，许多被称为“玻色子”的粒子在接近绝对零度的温度下表现为相同形状的波。

此外，为了实现超导电性和超流体性，还需要使其温度极低。

激光冷却的细节是什么？

如上所述，激光冷却的目的是降低气体的温度。首先，什么是温度？从微观上讲，它是组成气体的粒子运动的强度。运动越剧烈，温度就越高。运动越平静，温度就越低。因此，“降低温度”就相当于“尽可能地停止组成气体的粒子的运动”。

那么，我们怎样才能尽可能地停止运动呢？正如你可以从“激光冷却”的名字中看出的，它涉及到用激光照射粒子。下面，我们将特别讨论原子的冷却问题。

如图所示，激光从上、下、前、后、左、右六个方向照射到待冷却的原子。换句话说，这六个是xyz轴的正负方向。

那么什么是激光呢？激光器是波长一致的光。为什么要使波长相同？?因为原子有特定的波长，很容易被吸收。原子并不是吸收任何波长的波。

这里的关键点是，被照射的激光的波长应该比容易被目标原子吸收的波长稍长一些。为什么？这是因为目标原子在移动。那他们移动有什么问题？

原子也具有波的性质。正如你从多普勒效应中看到的，相对的波的波长被认为更短。

假设我们准备了“适合”的波长，很容易被目标原子吸收。然后，如上图所示，在波面移动的原子会感到波长比那个波长短。因此，激光不会被充分吸收。这就是为什么我们用稍微长一点的波长照射激光束，这样运动的原子就能很好地吸收它。

如果它向相反的方向移动呢？

这不是问题。因为激光束从六个方向发射，它们将控制原子在相反方向的运动。

此外，后向的激光束不会使物体加速。这是因为激光不吸收特定波长以外的波。在向同一方向运动的波的情况下，多普勒效应使波长看起来比实际长。

原子的原始动量和被辐射的光的动量之间存在守恒定律。因此，目标原子的运动是平静的。

1997年诺贝尔物理学奖被授予朱棣文、克劳德·科恩·塔努吉和威廉·D·菲利普斯，以表彰他们利用激光冷却和捕获原子的方法。