Атом как квантово-механическая система характеризуется двумя наборами степеней свободы: внутренние (электронные конфигурации и спин) и внешние (импульс и положение центра масс) степени свободы, которые могут быть изменены при взаимодействии с лазерным излучением. Физика ультрахолодных атомов и атомная оптика появились в результате успешных исследований воздействия лазерного излучения именно на внешние степени свободы атома - его импульс и положение центра масс. В элементарном цикле "поглощение - испускание фотона" переизлучённый фотон может быть спонтанным или вынужденным. Процесс "вынужденное поглощение - спонтанное испускание" по своей природе является диссипативным, и именно он лежит в основе лазерного охлаждения атомов. Многочисленные методы лазерного охлаждения дают возможность получать атомные ансамбли в температурном диапазоне от комнатных температур до температур в несколько нанокельвинов. Лазерное охлаждение и последующее испарительное охлаждение позволяют получать как ультранизкие температуры, так и высокие плотности атомов, что, в свою очередь, даёт возможность реализовать квантовые безе- и ферми-газы. Процесс "вынужденное поглощение-вынужденное испускание фотона" является когерентным, и на его основе строится атомная оптика -новый тип оптики материальных частиц (наряду с электронной и нейтронной оптикой), которая возникла в результате развития методов лазерного охлаждения и локализации атомов и которая занимается проблемами формирования ансамблей и пучков нейтральных атомов и управления ими, а также их применением.
展开▼
