Cette simulation présente, de manière très simplifiée, le fonctionnement d'un piège magnéto-optique pour piéger et refroidir des atomes à quelques millikelvins de température. Le modèle est basé sur un ensemble de gaz sans interaction qui sont soumis aux forces de six faisceaux lumineux, dont trois paires se propageant de manière contrariante. La simulation est réalisée en trois dimensions, mais seules les projections des positions et des vitesses sur le plan $xz$ sont affichées.

Boutons:

• Redémarre la simulation.
• Configure d'autres paramètres du piège : désaccord laser, intensité du champ magnétique, nombre d'atomes, vitesse la plus probable (qui régule la température initiale de l'échantillon) et la masse des atomes.
• Lasers : allume et éteint les faisceaux lumineux.
• Champ magnétique : active et désactive le champ magnétique généré par la paire de bobines de Helmholtz.

La force dans la direction $j$ exercée sur les atomes en raison de la paire de faisceaux dans cette direction est donnée par

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

où

$$ F_j^\pm = \pm \hslash k \dfrac{\gamma_{22}}{2} \times $$ $$ \times \dfrac{ I/I_0 }{ 1 + I/I_0 + 4(\delta \mp kv_j \mp \beta_j r_j)^2/\gamma_{22}^2 }. $$

$\gamma_{22}$ est le taux de désintégration spontanée des atomes de l'état |2⟩ à l'état |1⟩, $k$ est le nombre d'onde, $I$ est l'intensité du faisceau laser, $I_0$ est l'intensité de saturation de la transition |1⟩ - |2⟩, $\delta$ est le désaccord laser par rapport à la résonance de transition, $v$ est la vitesse de l'atome et $\beta_j$ est défini par

$$ \beta_j = \dfrac{g\mu_B}{\hslash} \dfrac{\partial B_j}{\partial j}. $$

$g$ est le facteur gyromagnétique, $\mu_B$ est le magnéton de Bohr et $B_j$ la composante $j$ du champ magnétique généré par la paire de bobines de Helmholtz.

La dynamique des atomes est basée sur la deuxième loi de Newton et une variable aléatoire $\epsilon = 0,5$ m/s a été ajouté afin de simuler les fluctuations aléatoires des vitesses atomiques dues aux émissions spontanées :

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

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