ATOMES FROIDS

 

Le refroidissement d'atomes par laser à des températures inférieures au millikelvin est un outil qui permet de ralentir les atomes.

Cette technique est basée sur l'interaction matière- rayonnement , qui permet un échange de quantité de mouvement entre la lumière et les atomes.

Comment la lumière agit-elle sur les atomes pour les refroidir ?

Pour vous expliquer cela, nous avons choisi le mécanisme le plus élémentaire: le refroidissement Doppler.

 

Schéma du principe du refroidissement Doppler selon une direction

 

On considère un atome en mouvement éclairé par deux faisceaux laser contrapropageants (la fréquence des faisceaux est décalée vers le rouge de la transition atomique):le faisceau 1 qui va dans le même sens que l'atome voit sa fréquence diminuer tandis que le faisceau 2 qui va dans le sens opposé voit sa fréquence augmenter. L'atome va absorber préférentiellement les photons opposés à son mouvement et donc quelque soit le sens dans lequel il se déplace,il est ralenti. La diminution de la vitesse de l'atome entraine une diminution de son agitation thermique, il est donc refroidit.