Dinamika internal atom dalam medan laser dan medan magnet eksternal

Abstract

Prinsip utama laser cooling adalah menurunkan suhu suatu partikel dengan cara membatasi pergerakannya. Ketika ruang gerak suatu partikel dibatasi, maka sifat-sifat dari partikel itu akan lebih mudah diamati. Diawali dari permodelan atom Rubidium dua level energi yang terdegenerasi akibat medan magnet menjadi atom tiga level energi. Atom tersebut berinteraksi dengan laser yang memiliki frekuensi mendekati nilai frekuensi resonansi atom, dan terjadi transfer momentum antara keduanya. Dalam proses transfer momentum yang melibatkan proses absorpsi dan emisi spektrum laser oleh atom, dapat terjadi pengurangan kelajuan atom. Pada suhu ruang, sebuah atom dapat memiliki kelajuan hingga 300m/s. Namun pada akhir proses laser cooling, kelajuannya dapat berkurang hingga mendekati nol, dengan suhu berkisar pada orde mK. Pengurangan kelajuan akibat gaya hamburan dan gaya dipol yang dialami atom dapat mempengaruhi kondisi internalnya. Hal ini ditunjukkan dalam persamaan matriks densitas yang menggambarkan besar populasi elektron pada tiap level. Gaya dipol minimum dan gaya hamburan maksimum didapat pada nilai detuning sekitar nol.