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

Nút:

• Khởi động lại mô phỏng.
• Định cấu hình các thông số bẫy khác: độ lệch tia laser, cường độ từ trường, số lượng nguyên tử, tốc độ rất có thể (điều chỉnh nhiệt độ ban đầu của mẫu) và khối lượng của các nguyên tử.
• Laser: Bật và tắt 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

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

Ở đâu

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

$\gamma_{22}$ là tốc độ phân rã tự phát của các nguyên tử từ trạng thái |2⟩ sang trạng thái |1⟩, $k$ là số sóng, $I$ là cường độ của chùm tia laser, $I_0$ là cường độ bão hòa của quá trình chuyển đổi |1⟩ - |2⟩, $\delta$ là độ lệch của tia laser đối với cộng hưởng chuyển tiếp, $v$ là tốc độ của nguyên tử và $\beta_j$ được xác định bởi

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

$g$ là hệ số hồi chuyển, $\mu_B$ là magneton Bohr và $B_j$ là thành phần $j$ từ trường do cặp cuộn dây Helmholtz tạo ra.

Động lực học của các nguyên tử dựa trên định luật thứ hai của Newton và một biến ngẫu nhiên $\epsilon = 0,5$ m/s đã được thêm vào để mô phỏng các dao động ngẫu nhiên về vận tốc nguyên tử do sự phát xạ tự phát:

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

Đọc thêm: