磁光陷阱
在原子、分子和光學物理學中，磁光陷阱（英文: Magneto-optical trap, MOT）是一種利用雷射冷卻和空間變化磁場來創建陷阱，用以捕捉中性原子的裝置。 磁光陷阱能達到的的溫度取決於原子種類，最低可以低至幾微克耳文。然而，某些原子（例如鋰-7）的超精細結構無法被解析，所以磁光陷阱無法將其溫度降低至都卜勒冷卻極限。
磁光陷阱的實驗架設
磁光陷阱由四極子式分佈的弱磁場，以及六束圓偏振、紅失諧、且相互交叉的光學糖蜜光束所構成。當原子遠離陷阱中心的磁場零點（兩線圈之間）時，其能階之間的躍遷頻率會因塞曼位移隨空間的改變，從而逐漸與六道光束的頻率達到共振，並產生散射力，將原子推回到陷阱的中心。這就是磁光陷阱捕獲原子的原理。另外，此一散射力來自於原子移動時，接收了迎面而來的光子所攜帶的反向動量。因此在經過吸收光子、再藉自發輻射釋放出光子的多次循環後，平均而言，原子會逐漸被減速(或者說被「冷卻」)。如此一來，磁光陷阱就能將秒速數百公尺的原子，冷卻至僅剩秒速數十公分 (同樣地，實際速度取決於原子種類)。
應用
由於磁光阱中的原子團密度低，且移動速度緩慢，因此這些原子的平均自由徑相當長。這代表原子之間的碰撞次數較少，讓原子能夠維持在特定的量子態中更久，達到更長的「相干時間」，有助於進行量子資訊實驗。
磁光阱通常是產生玻色-愛因斯坦凝聚的第一步。原子首先在磁光阱中冷卻至反衝極限，再藉由蒸發冷卻降到更低溫，並凝聚而達到更高的相空間密度。
磁光阱可應用在許多量子技術上，例如冷原子重力梯度儀[1]，而且可以部署在諸如無人機[2]、地下鑽井[3]...等環境之中。
參見
- 偶极子陷阱
- 塞曼減速器
參考資料
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