Kälter: Wie Physiker die theoretische Grenze der Laserkühlung übertrafen und den Grundstein für eine Quantenrevolution legten – Physics World

In den späten 1960er Jahren begann eine kleine Forschergemeinschaft, die Kräfte des Lichts zu nutzen, um kleine Objekte herumzuschieben. Innerhalb des nächsten Jahrzehnts wurde das Gebiet um die Laserkühlung erweitert, eine leistungsstarke Technik, die sich die Vorteile der Laserkühlung zunutze macht Doppler-Verschiebung eine Kraft zu erzeugen, die Objekte nur verlangsamen und niemals beschleunigen kann. Im Laufe der Jahre entwickelten sich diese neuen Laserkühlungsexperimente entlang der beiden parallelen Spuren – Ionen und Atome –, die in erforscht wurden Teil 1 dieser Serie: „Kälte: Wie Physiker lernten, Teilchen mit Laserkühlung zu manipulieren und zu bewegen“.

In vielerlei Hinsicht hatten Ionen schon früh einen Vorteil. Aufgrund ihrer elektrischen Ladung sind sie elektromagnetischen Kräften ausgesetzt, die so stark sind, dass sie bei hohen Temperaturen in elektromagnetischen Fallen gefangen und von Lasern im ultravioletten Wellenlängenbereich gekühlt werden können. Bis 1981 hatten Ionenfänger diese Technik so weit verfeinert, dass sie einzelne Ionen einfangen, erkennen und mit beispielloser Präzision spektroskopisch untersuchen konnten.

Im Gegensatz dazu müssen Atome abgebremst werden, bevor sie von den schwächeren Kräften von Licht und Magnetfeldern eingefangen werden können. Dennoch bis 1985 Bill Phillips und Kollegen an der US National Bureau of Standards in Gaithersburg, Maryland, hatte mit Licht einen Strahl aus Natriumatomen fast zum Stillstand gebracht und ihn dann in einer Magnetfalle eingesperrt. Darüber hinaus schien die größte Herausforderung für angehende Atombändiger darin zu bestehen, auf dieser Arbeit aufzubauen, um das Einfangen neutraler Atome effizienter zu gestalten und die Grenzen des Kühlprozesses selbst zu erweitern.

Beide Projekte würden alle Erwartungen übertreffen. Und wie wir in Teil 1 gesehen haben, reichen die Wurzeln dieses Erfolgs zurück Arthur Aschkin at Bell Labs.

Gute Idee, mangelhafte Umsetzung

Als wir Ashkin das letzte Mal trafen, war es 1970 und er hatte gerade die Technik des „optischen Pinzettens“ entwickelt, die ihm fast 50 Jahre später einen Nobelpreis einbrachte. Ende der 1970er Jahre arbeitete er mit seinen Kollegen von Bell Labs an Experimenten mit einem Atomstrahl. „Rick Freemann „Ich hatte eine Atomstrahlmaschine, und ich hatte einige Experimente, die mit einem Atomstrahl interessant wären, aber ich war nicht besonders begeistert vom Bau einer Atomstrahlmaschine“, erinnert sich Ashkins damaliger Kollege John Bjorkholm.

Durch die Überlagerung eines Laserstrahls mit dem Atomstrahl zeigten Ashkin und Björkholm, dass es möglich war, die Atome durch Anpassen der Lichtfrequenz zu fokussieren oder zu defokussieren. Wenn der Laser auf Rot eingestellt ist – bei einer etwas niedrigeren Frequenz, als die Atome „absorbieren“ wollen – würde die Wechselwirkung zwischen Atomen und Licht die innere Energie der Atome (die „Lichtverschiebung“) verringern und Atome in den Laserstrahl ziehen. Mit dem auf Blau eingestellten Laser wurden die Atome herausgedrückt.

Ashkin hatte mehrere Ideen, um dieses Phänomen in eine „rein optische“ Methode zum Einfangen von Atomen umzuwandeln (d. h. ohne die von Phillips' Gruppe verwendeten Magnetfelder). Leider hatten Ashkin und Björkholm Schwierigkeiten, dies umzusetzen, da Freemans Atomstrahl mit Plexiglasfenstern ausgestattet war, die niedrigen Drücken nicht standhalten konnten. Die von außen eindringenden Atome und Moleküle wurden von den Kühllasern nicht beeinträchtigt, und als sie mit Atomen im Strahl kollidierten, schleuderten sie die Zielatome aus der Falle. Nach einigen Jahren mit enttäuschenden Ergebnissen lehnte die Führung von Bell Labs die Experimente ab und drängte Ashkin, andere Dinge zu verfolgen.

Schwimmer in einer viskosen Flüssigkeit

Ungefähr zu dieser Zeit zog ein junger Forscher mit dem (selbst beschriebenen) Ruf „ein Mann, der schwierige Experimente durchführen konnte“ in ein Büro in der Nähe von Ashkin's in der Holmdel-Einrichtung von Bell Labs. Sein Name war Steve Chu, und er begann sich für Ashkins Ideen zu interessieren. Gemeinsam bauten sie ein Ultrahochvakuumsystem, das zum Kühlen und Einfangen von Atomen geeignet ist, sowie ein System zur Verlangsamung von Natriumatomen durch schnelles Durchlaufen der Laserfrequenz, um die sich ändernde Doppler-Verschiebung auszugleichen. Letztere Technik ist als „Chirp-Kühlung“ bekannt; Durch einen glücklichen Zufall waren die Wissenschaftler, die eine seiner Schlüsseltechnologien entwickelt haben, auch in Holmdel.

Zu diesem Zeitpunkt schlug Chu vor, die Atome vorzukühlen, indem sie sie mit drei senkrechten Paaren gegenläufiger Laserstrahlen beleuchten, die alle auf eine Frequenz abgestimmt sind, die knapp unter der Übergangsfrequenz der Atome liegt, wie in Teil 1 besprochen. Diese Konfiguration sorgt für eine Kühlkraft in allen drei Dimensionen gleichzeitig: Ein Atom, das sich nach oben bewegt, sieht die nach unten gerichtete Doppler-Verschiebung des Laserstrahls nach oben, absorbiert Photonen und wird langsamer; Ein Atom, das sich nach links bewegt, sieht Photonen im nach rechts gerichteten Strahl nach oben verschoben und so weiter. Egal in welche Richtung sich die Atome bewegen, sie spüren eine Kraft, die ihrer Bewegung entgegenwirkt. Die Ähnlichkeit mit der Notlage eines Schwimmers in einer viskosen Flüssigkeit veranlasste Chu, es „optische Melasse“ zu nennen (Abbildung 1).

Das Team von Bell Labs demonstrierte 1985 optische Melasse, indem es Tausende von Atomen aus einem Chirp-gekühlten Strahl sammelte. Wie der Name schon sagt, war die optische Melasse sehr „klebrig“ und hielt die Atome etwa eine Zehntelsekunde lang (in der Atomphysik praktisch eine Ewigkeit) in den überlappenden Strahlen fest, bevor sie herauswanderten. Während sie sich in der Melasseregion befinden, absorbieren und emittieren die Atome ständig Licht der Kühllaser, sodass sie als diffuse leuchtende Wolke erscheinen. Die Gesamtlichtmenge lieferte ein einfaches Maß für die Anzahl der Atome.

Ashkin, Chu und ihre Mitarbeiter konnten auch die Temperatur der Atome abschätzen. Dazu maßen sie, wie viele Atome sich in der Melasse befanden, schalteten das Licht für kurze Zeit aus, schalteten es dann wieder ein und maßen die Zahl erneut. Während des Dunkelintervalls würde sich die Atomwolke ausdehnen und einige Atome würden den Bereich der Melassestrahlen verlassen. Diese Fluchtrate ermöglichte es dem Team, die Temperatur der Atome zu berechnen: etwa 240 Mikrokelvin – genau im Einklang mit dem erwarteten Minimum für lasergekühlte Natriumatome.

Melasse in eine Falle verwandeln

Trotz ihrer Klebrigkeit ist optische Melasse keine Falle. Obwohl es Atome verlangsamt, können sie entkommen, sobald sie an den Rand des Laserstrahls driften. Im Gegensatz dazu liefert eine Falle eine Kraft, die von der Position abhängt und Atome in einen zentralen Bereich zurückdrängt.

Der einfachste Weg, eine Falle zu erstellen, ist die Verwendung eines eng fokussierten Laserstrahls, ähnlich den optischen Pinzetten, die Ashkin zum Einfangen mikroskopischer Objekte entwickelt hat. Während das Volumen des Laserfokus nur einen winzigen Bruchteil des Melassevolumens ausmacht, erkannten Ashkin, Björkholm und (unabhängig) Chu, dass sich durch zufällige Diffusion in der Melasse dennoch eine beträchtliche Anzahl von Atomen in einer solchen Falle ansammeln könnte. Als sie ihrer Melasse einen separaten, einfangenden Laserstrahl hinzufügten, waren die Ergebnisse vielversprechend: In der diffusen Melassewolke erschien ein kleiner heller Fleck, der mehrere hundert eingefangene Atome darstellte.

Darüber hinaus zu gelangen, war jedoch mit technischen Herausforderungen verbunden. Das Problem besteht darin, dass die Verschiebung der Atomenergieniveaus, die das optische Einfangen mit einem Strahl ermöglicht, den Kühlprozess behindert: Wenn der Einfanglaser die Energie des Grundzustands des Atoms senkt, ändert sich die effektive Frequenzverstimmung des Kühllasers. Durch den Einsatz eines zweiten Lasers und den Wechsel zwischen Kühlung und Einfangen erhöht sich die Zahl der einfangbaren Atome, allerdings auf Kosten zusätzlicher Komplexität. Um weitere Fortschritte zu erzielen, bräuchten die Physiker entweder kältere Atome oder eine bessere Falle.

Die französische Verbindung

Beide waren am Horizont. Claude Cohen-Tannoudji und seine Gruppe an der École Normale Supérieure (ENS) in Paris beschäftigten sich hauptsächlich mit der Laserkühlung von der theoretischen Seite. Jean Dalibard, damals frischgebackener Doktorand in der Gruppe, erinnert sich an das Studium theoretischer Analysen von Ashkin und Jim Gordon („ein fantastischer Aufsatz“) und vom sowjetischen Duo VLadilen Letokhov und Vladimir Minogin, die (mit Boris D Pavlik) hatte bereits 1977 die mit Laserkühlung erreichbare Mindesttemperatur ermittelt.

Wie wir in Teil 1 gesehen haben, ist diese Mindesttemperatur als Doppler-Kühlgrenze bekannt und rührt von den zufälligen „Kicks“ her, die auftreten, wenn Atome Photonen erneut emittieren, nachdem sie Licht von einem der Kühlstrahlen absorbiert haben. Dalibard war neugierig, wie fest diese „Grenze“ wirklich war, und suchte nach Möglichkeiten, die Atome so weit wie möglich „im Dunkeln“ zu halten. Dazu nutzte er eine Eigenschaft realer Atome, die von der Standard-Doppler-Kühlungstheorie nicht erfasst wird: Reale Atomzustände sind keine einzelnen Energieniveaus, sondern Ansammlungen von Unterniveaus mit derselben Energie, aber unterschiedlichen Drehimpulsen (Abbildung 2).

Diese verschiedenen Unterebenen oder Impulszustände verändern die Energie in Gegenwart eines Magnetfelds (Zeeman-Effekt). Wenn das Feld stärker wird, steigt die Energie einiger Zustände, während andere abnimmt. Diese Rollen werden dann vertauscht, wenn sich die Richtung des Feldes umkehrt. Erschwerend kommt hinzu, dass die Polarisation des Laserlichts bestimmt, welche Unterebenen Photonen absorbieren. Während eine Polarisation Atome zwischen Zuständen auf eine Weise bewegt, die den Drehimpuls erhöht, verringert eine andere ihn.

In seiner theoretischen Analyse kombinierte Dalibard diese Unterebenen mit einem Magnetfeld, das irgendwann Null ist und zunimmt, wenn sich Atome nach außen bewegen. Dadurch schuf er eine Situation, in der die effektive Verstimmung der Laserfrequenz von der Position der Atome abhing. (Phillips und Kollegen verwendeten eine ähnliche Konfiguration für ihre Magnetfalle, jedoch bei einem viel höheren Feld.) Atome konnten daher von einem bestimmten Laser nur an der spezifischen Position absorbieren, an der die Kombination aus Verstimmung, Doppler-Verschiebung und Zeeman-Verschiebung genau richtig war ( Figur 3).

Dalibard hoffte, dass die Einschränkung der Fähigkeit der Atome, Licht auf diese Weise zu absorbieren, ihre Mindesttemperatur senken könnte. Nachdem er berechnet hatte, dass dies nicht der Fall sein würde, legte er die Idee beiseite. „Ich sah, dass es eine Falle war, aber ich suchte nicht nach einer Falle, sondern nach einer Subdoppler-Kühlung“, erklärt er.

Wenn es nicht so gewesen wäre, hätte es dort enden können David Pritchard, ein Physiker am Massachusetts Institute of Technology, der die Pariser Gruppe 1986 besuchte. Während des Besuchs hielt Pritchard einen Vortrag über Ideen zur Herstellung großvolumiger Fallen und sagte abschließend, dass er andere – bessere – Vorschläge begrüßen würde.

„Ich ging zu Dave und sagte: ‚Nun, ich habe eine Idee und bin mir nicht sicher, ob sie besser ist, aber sie ist anders als deine‘“, erinnert sich Dalibard. Pritchard brachte Dalibards Idee zurück in die USA und 1987 bauten er und Chu die erste magnetooptische Falle (MOT) basierend auf Dalibards Analyse. Dalibard wurde die Co-Autorenschaft an der daraus resultierenden Arbeit angeboten, er war jedoch froh, in der Danksagung einfach anerkannt zu werden.

Man kann kaum genug betonen, wie revolutionär der MOT für die Entwicklung der Laserkühlung war. Es handelt sich um ein relativ einfaches Gerät, das nur eine einzige Laserfrequenz und ein relativ schwaches Magnetfeld benötigt, um starke Fallen zu erzeugen. Das Beste von allem ist jedoch seine Kapazität. Die erste rein optische Falle von Chu und Ashkin fasste Hunderte von Atomen, die erste Magnetfalle von Phillips mehrere Tausend, aber die erste magnetooptische Falle fasste zehn Millionen Atome. Zusammen mit der Einführung billiger Diodenlaser durch Carl Wieman an der University of Colorado (mehr dazu in Teil 3 dieser Serie) löste die Einführung des MOT einen rasanten Anstieg der Zahl der Gruppen aus, die sich weltweit mit Laserkühlung befassen. Das Tempo der Forschung sollte sich beschleunigen.

Murphys Gesetz macht Urlaub

Während Pritchard und Chu den ersten TÜV bauten, stießen Phillips und seine Kollegen aus Gaithersburg auf ein äußerst ungewöhnliches Problem mit ihrer optischen Melasse. Entgegen allen Erwartungen der Experimentalphysik funktionierte die Melasse zu gut. Tatsächlich könnte es Atome kühlen, selbst wenn einige seiner Strahlen teilweise blockiert wären.

Diese Entdeckung kam teilweise zustande, weil die Laserkühlung eigentlich ein Nebenprojekt von Phillips sein sollte, weshalb sein Labor in einem Vorbereitungsraum eingerichtet wurde, der mit einer Maschinenwerkstatt verbunden war. Um zu verhindern, dass sich Werkstattstaub und Fett im Vakuumsystem des Labors ansammeln, deckten die Mitglieder der Gruppe nachts die Fenster des Systems mit Plastik oder Filterpapier ab. „Gelegentlich bekam man diese wirklich verzerrt aussehende Melasse“, erinnert sich Paul Lett, der der Gruppe 1986 beitrat, „und dann wurde einem klar, dass wir dieses Stück Filterpapier nicht herausgenommen haben. Es war bemerkenswert, dass es überhaupt funktionierte.“

Diese überraschende Beharrlichkeit veranlasste Lett, auf eine systematischere Studie zu drängen, einschließlich einer neuen Reihe von Temperaturmessungen. Die von der Bell Labs-Gruppe entwickelte „Release-and-Recapture“-Methode wies relativ große Unsicherheiten auf, weshalb Phillips‘ Gruppe eine neue Methode ausprobierte, bei der das emittierte Licht erfasst wurde, wenn Atome einen in der Nähe der Melasse platzierten Sondenstrahl kreuzten. Wenn die Melasse abgeschaltet wurde, würden die Atome wegfliegen. Die Zeit, die sie brauchten, um die Sonde zu erreichen, wäre ein direktes Maß für ihre Geschwindigkeit und damit für ihre Temperatur.

Wie bei allen Laserkühlungsexperimenten packte Phillips‘ Labor viele Linsen und Spiegel auf engstem Raum zusammen, und der bequemste Ort für die Platzierung der Sonde erwies sich als etwas oberhalb des Melassebereichs. Dies hätte für Atome, die sich mit ihrer Doppler-Grenzgeschwindigkeit bewegen, gut funktionieren sollen, aber als Lett das Experiment versuchte, erreichten keine Atome die Sonde. Schließlich verlegten er und seine Kollegen die Position der Sonde unter die Melasse, wo sie ein wunderschönes Signal sahen. Es gab nur ein Problem: Die Doppler-Kühlgrenze lag bei 240 Mikrokelvin, aber diese „Time-of-Flight“-Messung ergab eine Temperatur von 40 Mikrokelvin.

Dieses Ergebnis scheint gegen Murphys Gesetz zu verstoßen, das Sprichwort, dass „alles, was schief gehen kann, auch schiefgehen wird“, weshalb sie nicht bereit waren, es sofort zu akzeptieren. Sie maßen die Temperatur erneut mit verschiedenen Techniken, einschließlich einer verbesserten Freisetzungs- und Wiedereinfangtechnik, kamen jedoch immer zum gleichen Ergebnis: Die Atome waren viel kälter, als die Theorie es für möglich hielt.

Anfang 1988 wandten sich Phillips und sein Unternehmen an andere Gruppen in der engen Gemeinschaft der Laserkühler und baten sie, die Temperaturen in ihren eigenen Labors zu überprüfen. Chu und Wieman bestätigten schnell das überraschende Ergebnis: Optische Melasse kühlte nicht nur Atome, sie funktionierte auch besser, als die Theorie es vermuten ließ.

Einen Hügel hinaufklettern

Die Pariser Gruppe hatte noch kein experimentelles Programm, aber Dalibard und Cohen-Tannoudji gingen das Problem theoretisch über denselben realen Faktor an, den Dalibard bei der Entwicklung des MOT verwendete: mehrere innere Atomzustände. Der Grundzustand von Natrium hat fünf Unterebenen mit der gleichen Energie, und die Verteilung der Atome zwischen diesen Zuständen hängt von der Intensität und Polarisation des Lichts ab. Dieser Verteilungsprozess, „optisches Pumpen“ genannt, war von zentraler Bedeutung für die spektroskopische Forschung an der ENS in Paris unter Cohen-Tannoudji, sodass seine Gruppe besonders gut geeignet war, zu untersuchen, wie diese zusätzlichen Zustände die Laserkühlung verbessern könnten.

Als entscheidendes Merkmal erweist sich die Polarisation des Laserlichts, die in der klassischen Physik der Achse des oszillierenden elektrischen Feldes des Lichts entspricht. Die Kombination von sechs gegenläufigen Strahlen erzeugt eine komplizierte Polarisationsverteilung, da die Strahlen an verschiedenen Stellen innerhalb der optischen Molasse auf unterschiedliche Weise kombiniert werden. Die Atome werden ständig optisch in unterschiedliche Konfigurationen gepumpt, was den Abkühlungsprozess verlängert und niedrigere Temperaturen ermöglicht.

Bis zum Sommer 1988 hatten Dalibard und Cohen-Tannoudji ein elegantes Modell zur Erklärung der Sub-Doppler-Kühlung entwickelt. (Chu kam unabhängig zu einem ähnlichen Ergebnis, das er, wie er sich erinnert, in einem Zug zwischen zwei Konferenzen in Europa abgeleitet hatte.) Sie betrachteten ein vereinfachtes Atom mit nur zwei Grundzustands-Unterebenen, traditionell mit –½ und +½ bezeichnet, beleuchtet von zwei Laserstrahlen, die sich in ihm ausbreiten entgegengesetzte Richtungen mit entgegengesetzter linearer Polarisation. Dadurch entsteht ein Muster, das zwischen zwei Polarisationszuständen wechselt, die mit σ bezeichnet werden^- und σ⁺.

Ein Atom in einem Bereich von σ^- Die Polarisation wird optisch in den –½-Zustand gepumpt, der eine große Lichtverschiebung erfährt, die seine innere Energie senkt. Während sich das Atom in Richtung σ bewegt⁺ Im Polarisationsbereich nimmt die Lichtverschiebung ab und das Atom muss zum Ausgleich langsamer werden, wobei es kinetische Energie verliert, um den Anstieg der inneren Energie auszugleichen, wie ein Ball, der einen Hügel hinaufrollt. Wenn es das σ erreicht⁺ Licht wird durch optisches Pumpen dazu geführt, dass es in den +½-Zustand wechselt, der eine große Lichtverschiebung aufweist. Das Atom erhält die Energie, die es beim Aufstieg auf den „Hügel“ aus dem σ verloren hat, nicht zurück^- Allerdings bewegt es sich langsamer, wenn der Prozess von vorne beginnt: Die Lichtverschiebung nimmt ab, wenn es sich dem nächsten σ nähert^- Es verliert also Energie, pumpt dann optisch auf –½ und so weiter.

Dieser Prozess des Energieverlusts durch ständiges Erklimmen von „Hügeln“ lieferte einen anschaulichen Namen: Dalibard und Cohen-Tannoudji nannten ihn „Sisyphos-Kühlung“, nach dem König in der griechischen Mythologie, der dazu verurteilt war, eine Ewigkeit damit zu verbringen, einen Felsbrocken einen Hügel hinaufzuschieben, nur um den Stein abzurutschen weg und zurück nach unten (Abbildung 4). Atome in optischer Melasse befinden sich in einer ähnlichen Situation: Sie erklimmen ständig Hügel und verlieren Energie, nur um dann durch optisches Pumpen wieder auf den Boden zurückzukommen und von vorne beginnen zu müssen.

Die Belohnungen des Sisyphos

Die Theorie hinter der Sisyphus-Kühlung macht konkrete Vorhersagen über Mindesttemperaturen und wie diese von der Laserverstimmung und dem Magnetfeld abhängen. Diese Vorhersagen wurden in Laboren auf der ganzen Welt schnell bestätigt. Im Herbst 1989 wurde die Zeitschrift der Optical Society of America B veröffentlichte eine Sonderausgabe zum Thema Laserkühlung mit experimentellen Ergebnissen von Phillips' Gruppe in Gaithersburg, der Sisyphos-Theorie aus Paris und einer kombinierten experimentellen und theoretischen Arbeit von Chus Gruppe, die inzwischen von den Bell Labs an die Stanford University in Kalifornien umgezogen war. Während des größten Teils des nächsten Jahrzehnts galt diese Sonderausgabe als die maßgebliche Quelle für Studenten, die Laserkühlung verstehen wollten, und Cohen-Tannoudji und Chu teilten dies weiter 1997 Nobelpreis für Physik mit Phillips.

Im Extremfall kann der Sisyphos-Effekt Atome bis zu einem Punkt abkühlen, an dem sie nicht mehr genug Energie haben, um auch nur einen einzigen „Hügel“ zu erklimmen, und stattdessen auf einen winzigen Bereich einer einzigen Polarisation beschränkt sind. Dieser Einschluss ist genauso eng wie bei eingefangenen Ionen, wodurch die beiden Zweige der Laserkühlung schön symmetrisch sind. In den frühen 1990er Jahren konnten sowohl gefangene Ionen als auch neutrale Atome auf einen Bereich abgekühlt werden, in dem ihre Quantennatur deutlich wurde: Ein einzelnes Ion in einer Falle oder ein Atom in einem „Brunnen“, der durch Sisyphos-Kühlung erzeugt wurde, kann nur in einer bestimmten diskreten Energie existieren Zustände. Diese diskreten Zustände wurden bald für beide Systeme gemessen; Heute sind sie ein wesentlicher Bestandteil des Quantencomputings mit Atomen und Ionen.

Ein weiterer interessanter Forschungszweig betraf die Brunnen selbst. Diese entstehen, wenn Lichtstrahlen interferieren, und treten natürlicherweise in großen Arrays mit einem Abstand von der halben Laserwellenlänge auf. Die periodische Natur dieser sogenannten optischen Gitter ahmt die mikroskopische Struktur fester Materie nach, wobei die Atome in einem Kristallgitter die Rolle von Elektronen übernehmen. Diese Ähnlichkeit macht gefangene Atome zu einer nützlichen Plattform für die Erforschung von Phänomenen der Festkörperphysik wie der Supraleitung.

Um die Supraleitung mit kalten Atomen wirklich zu erforschen, muss das Gitter jedoch mit Atomen einer höheren Dichte und einer noch niedrigeren Temperatur beladen werden, als dies mit der Sisyphos-Kühlung erreicht werden kann. Wie wir in Teil 3 sehen werden, würde der Weg dorthin einen weiteren Satz neuer Werkzeuge und Techniken erfordern und die Möglichkeit eröffnen, nicht nur Analoga bekannter Systeme, sondern völlig neue Materiezustände zu schaffen.

• Teil 3 der Geschichte der Laserkühlung von Tschad Orzel wird bald veröffentlicht Physik-Welt

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• Quelle: https://physicsworld.com/a/colder-how-physicists-beat-the-theoretical-limit-for-laser-cooling-and-laid-the-foundations-for-a-quantum-revolution/