Mô phỏng này trình bày, theo cách rất đơn giản, nguyên lý hoạt động của bẫy quang từ nhằm bẫy và làm lạnh các nguyên tử xuống tới nhiệt độ vài milikelvin. Mô hình này dựa trên một ensemble khí không tương tác chịu tác dụng của lực từ sáu chùm ánh sáng, trong đó có ba cặp truyền theo các hướng ngược nhau. Mô phỏng được thực hiện trong không gian ba chiều, nhưng chỉ hiển thị các hình chiếu của vị trí và vận tốc trên mặt phẳng $xz$.

Nút:

• Khởi động lại mô phỏng.
• Định cấu hình các tham số bẫy khác: độ lệch tần số laser, cường độ từ trường, số lượng nguyên tử và vận tốc khả dĩ nhất (điều chỉnh nhiệt độ ban đầu của mẫu), cũng như khối lượng của các nguyên tử.
• Laser: Bật và tắt các chùm ánh sáng.
• Từ trường: Bật và tắt từ trường do cặp cuộn dây Helmholtz tạo ra.

Lực theo hướng $j$ tác dụng lên các nguyên tử do cặp chùm tia theo hướng đó được cho bởi

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

trong đó

$ 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 } . $

Ở đây, $\gamma_{22}$ là tốc độ phân rã tự phát của các nguyên tử từ trạng thái $|2\rangle$ sang trạng thái $|1\rangle$, $k$ là số sóng, $I$ là cường độ của chùm tia laser, $I_0$ là cường độ bão hòa của chuyển tiếp $|1\rangle \to |2\rangle$, $\delta$ là độ lệch tần số laser so với cộng hưởng chuyển tiếp, và $v_j$ là thành phần vận tốc của nguyên tử. Tham số $\beta_j$ được xác định bởi

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

Trong biểu thức này, $g$ là hệ số giromagnetic, $\mu_B$ là magneton Bohr, và $B_j$ là thành phần $j$ của từ trường do cặp cuộn dây Helmholtz tạo ra.

Động lực học của các nguyên tử được mô tả dựa trên định luật thứ hai của Newton. Để mô phỏng các dao động ngẫu nhiên của vận tốc nguyên tử do phát xạ tự phát, một biến ngẫu nhiên $\varepsilon = 0{,}5\ \mathrm{m/s}$ được thêm vào:

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

Đọc thêm:

Ngày tạo ↓ Thứ tự chữ cái ↑