Lāzera dzesēšana ir metode atomu palēnināšanai un tādējādi to dzesēšanai, izmantojot lāzerus. Parasti mēs uzskatām, ka lāzeri uzsilda lietas, un tie noteikti darbojas makroskopiskos mērogos, bet atsevišķiem atomiem vai nelielām atomu grupām tos var izmantot dzesēšanai. Aukstākā jebkad radītā temperatūra, mazāk nekā pusmiljardā daļa no Kelvina (0.5 nanoKelvini), ir sasniegta, izmantojot lāzera dzesēšanas un iztvaikošanas dzesēšanas kombināciju. Šīs temperatūras tiek sasniegtas ar nelielu daudzumu izkliedētu gāzu.
Galvenais mehānisms, ar kura palīdzību lāzera dzesēšana palēnina atomu darbību, ir likt tiem absorbēt un izstarot fotonus nejaušos virzienos. Kamēr atoma ātrums ir lielāks par fotonu emisijas atsitiena ātrumu, kopējais ātrums tiek samazināts. Ja jūs peldētu uz gaisa kuģa, pārvietojot ievērojamu ātrumu vienā virzienā un nejauši izmestu no gaisa spilvena kuģa metāla bumbiņas, galu galā jūsu ātrums palēnināsies un jūsu kustības pilnībā noteiks bumbiņu mešanas atsitiena efekts. Lāzera dzesēšana darbojas šādi.
Lāzera dzesēšana selektīvi ir vērsta uz atomiem, kas gāzē pārvietojas noteiktos virzienos un ar noteiktu ātrumu. Noregulējot gaismu uz noteiktu frekvenci, tieši zem vielas rezonanses frekvences, lāzera slazds mērķē tikai uz tiem atomiem, kas virzās uz to. Tas ir saistīts ar Doplera efektu – kad atoms virzās uz avota lāzeru, gaismas frekvence palielinās no šī atoma viedokļa. Tas ir tas pats iemesls, kāpēc skaņas frekvence mainās, vilcienam braucot garām stacionāram novērotājam – relatīvais ātrums starp avotu un objektu manipulē ar šķietamo frekvenci. Atomi, kas nepārvietojas ar šo sliekšņa ātrumu, tie ir caurspīdīgi lāzeram un tāpēc tos neietekmē.
Kad gaismas redzamā frekvence attiecībā pret noteiktiem atomiem lāzera dzesēšanas slazdā ir pareiza, atoms absorbē ienākošos fotonus, uz laiku kļūst enerģiskāks un pēc tam izstaro fotonu. Tātad atomus, kas pārvietojas noteiktā virzienā virs sliekšņa ātruma, selektīvi palēnina lāzera dzesēšanas ierīce. Sakārtojot lāzerus 3-dimensiju matricā, kas ieskauj difūzo gāzi, var samazināt atomu ātrumu visās trīs brīvības pakāpēs, tādējādi samazinot atomu kustību un līdz ar to arī zemāku temperatūru. Gāzei jābūt izkliedētai, lai nodrošinātu, ka fotonus neabsorbē blakus esošie atomi. Var būt noderīga arī lēna manipulācija ar lāzera frekvenci, jo var būt nepieciešami vairāki dzesēšanas posmi, lai pazeminātu gāzi līdz vajadzīgajai temperatūrai. Dariet to uzmanīgi, un, iespējams, jūs iegūsit pētniecības stipendiju, ko vienmēr esat vēlējies.