Esta simulación presenta, de forma muy simplificada, el funcionamiento de una trampa magnetoóptica para atrapar y enfriar átomos hasta temperaturas de unos pocos milikelvin. El modelo se basa en un conjunto de gases no interactuantes sometidos a las fuerzas de seis haces de luz, tres de los cuales forman pares contrapropagantes. La simulación se realiza en tres dimensiones, pero solo se muestran las proyecciones de las posiciones y velocidades en el plano $xz$.

Botones:

• Reinicia la simulación.
• Configura otros parámetros de la trampa: desafinación del láser, intensidad del campo magnético, número de átomos y velocidad más probable (que regula la temperatura inicial de la muestra), así como la masa de los átomos.
• Láseres: Enciende y apaga los haces de luz.
• Campo magnético: Enciende y apaga el campo magnético generado por el par de bobinas de Helmholtz.

La fuerza en la dirección $j$ ejercida sobre los átomos debido al par de haces en esa dirección está dada por

$ F_j = F_j^+ + F_j^- , $

donde

$ F_j^\pm = \pm \hbar k \frac{\gamma_{22}}{2} \frac{ I/I_0 }{ 1 + I/I_0 + 4(\delta \mp k v_j \mp \beta_j r_j)^2/\gamma_{22}^2 } . $

Aquí, $\gamma_{22}$ es la tasa de desintegración espontánea de los átomos desde el estado $|2\rangle$ al estado $|1\rangle$, $k$ es el número de onda, $I$ es la intensidad del haz láser, $I_0$ es la intensidad de saturación de la transición $|1\rangle \to |2\rangle$, $\delta$ es la desafinación del láser con respecto a la resonancia de transición, $v_j$ es la componente de la velocidad del átomo. El parámetro $\beta_j$ se define como

$ \beta_j = \frac{g\mu_B}{\hbar} \frac{\partial B_j}{\partial j}. $

Aquí, $g$ es el factor giromagnético, $\mu_B$ es el magnetón de Bohr y $B_j$ es la componente $j$ del campo magnético generado por el par de bobinas de Helmholtz.

La dinámica de los átomos se basa en la segunda ley de Newton. Para simular las fluctuaciones aleatorias en las velocidades atómicas debidas a emisiones espontáneas, se añade una variable aleatoria $\varepsilon = 0{,}5\ \mathrm{m/s}$:

$ v(t) \rightarrow v(t) + \varepsilon . $

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