激光

激光代表“受激辐射的光放大”。当光线在两个有特殊介质(气体、液体或固体)的镜子之间来回反射时,就会产生激光束。当它反弹时,光触发介质中充满能量的原子释放更多的光,其中一些光通过其中一个镜子泄漏出来,产生激光束。

激光束是特别的,因为光束中的所有光子(光能的离散“粒子”)都以完全相同的同步方式振动。光束紧密聚焦并完美排列,因为所有光子都像部队中的士兵一样“同步行进”。

在一束普通的光中,光子向各个方向振动。因为激光光子是同相位的,所以光束可以在很长的距离内保持对齐,并且它可以聚焦到一个非常小的点而不会失去对齐。

激光冷却

当你用光照射某物时,它通常会变热。这是因为光被分子吸收,使它们运动得更快。更快的分子或原子运动意味着更高的温度。

但在适当的条件下,激光实际上会冷却原子!在激光冷却中,激光被调谐到这样一个频率,使原子向光束运动的速度减慢。许多纵横交错的激光束为原子创造了一个陷阱,原子变得越来越慢,因此越来越冷。

通过这项技术,研究人员已经实现了比绝对零度高百万分之一度的温度。绝对零度是最冷的温度,永远无法精确达到。在绝对零度时,原子的运动将尽可能慢。(由于量子力学的原因,仍然不是完全静止的。这是一个很长的故事。)激光冷却导致了超精确原子钟的设计,并产生了一种新的(非常冷的)物质,称为玻色-爱因斯坦凝聚态。