nhiờ̀u chiờ̀u hơn, thì nhiờ ̣t đụ ̣ cõn bằng được thay đụ̉i bởi các hờ ̣ sụ́ gõ̀n với đơn vi ̣.
2.4.3. Hiệu ứng thăng giỏng lượng tử. Cỏc giới hạn nhiệt độ của làm lạnhbằng laser bằng laser
Sự trao đổi xung lươ ̣ng k giữa nguyờn tử và trường là một nét đặc
trưng riờng biệt. Bởi vỡ sự trao đổi như võ ̣y đươ ̣c thực hiờ ̣n do ba quá trỡnh cơ bản (hấp thụ kớch thớch, phỏt xạ kớch thớch và phỏt xạ tự phỏt) mà làm thay đổi xung lươ ̣ng nguyờn tử. Sự hấp thụ kớch thớch làm tăng xung lươ ̣ng nguyờn tử,
cũn phỏt xạ kớch thớch làm giảm nó, theo hướng vectơ bức xa ̣ kr
. Hướng của nú là ngõ̃u nhiờn, phỏt xạ tự phỏt vờ̀ trung bình khụng làm ảnh hưởng lờn xung lươ ̣ng nguyờn tử, nhưng đảm bảo sự tớch thoỏt của nó tới trạng thỏi cơ bản. Khi nguyờn tử tương tỏc với bức xa ̣ trong mụ ̣t chu kì thời gian dài, thì sự thay đổi của xung lươ ̣ng nguyờn tử được gõy ra bởi sự tác đụ ̣ng tụ̉ hợp của sự giật lựi do sự di ̣ch chuyờ̉n kích thích và tự phỏt. Mỗi lõ̀n nguyờn tử được kớch thớch để hấp thụ hoặc phỏt xạ một photon, thì nú thu được một xung lươ ̣ng
trong sự phỏt xạ). Bởi vỡ bản chṍt thống kờ của sự tớch thoỏt tự phỏt của nguyờn tử tới trạng thỏi cơ bản, nờn trỡnh tự của các sự di ̣ch chuyờ̉n kớch thớch là ngõ̃u nhiờn. Trong quá trình phỏt xạ tự phỏt, hướng của nó thay đụ̉i bṍt
thường, cỏc nguyờn tử thu được một xung lươ ̣ng giật lựi ω0/c, cú đụ ̣ lớn
khụng đụ̉i nhưng có chiờ̀u cú thể thay đổi. Vỡ lớ do đú, sự tác đụ ̣ng tụ̉ hợp của sự giật lựi do các di ̣ch chuyờ̉n kớch thớch và tự phỏt luụn luụn làm cho xung lươ ̣ng nguyờn tử biờ́n thiờn theo một cách ngõ̃u nhiờn.
Cỏc thăng giáng lượng tử trong xung lươ ̣ng nguyờn tử (hoặc vận tốc) tương ứng với các thăng giáng của ỏp lực bức xạ của ỏnh sỏng được cho bởi phương trỡnh (2.20a). Điờ̀u này ta ̣o ra mụ ̣t sự thăng giáng nhiệt của cỏc nguyờn tử. Nhiệt độ này cản trở cỏc nguyờn tử đạt đến nhiệt độ bằng khụng, mà cú thể kì vo ̣ng tỡm được ở phương trỡnh 2.35 cho một nguyờn tử trong trường của hai súng ỏnh sỏng lan truyờ̀n ngươ ̣c chiờ̀u nhau. Nhiệt độ thấp nhất của nguyờn tử hai mức được làm lạnh bằng laser bị chi phối ảnh hưởng giữa sự cạnh tranh của cơ chế làm lạnh nguyờn tử và cơ chế nhiệt độ [14]:
2 D B T k δ γ γ γ δ = + ữữ h (2.55)
Khi độ lệch tần đỏ của trường bức xa ̣ laser là được tụ́i ưu cho mục
đớch làm lạnh, tức là khi δ = −γ , thì nhiệt độ TD đạt giỏ trị nhỏ nhất được cho
bởi phương trỡnh 2.54, mà thường nằm trong phạm vi nhiệt độ mK. Như đã
nói ở trờn, nhiệt độ TDthường hướng tới giới hạn làm lạnh Doppler.
Ở cỏc nhiệt độ tới ha ̣n khỏc, được xỏc định bởi năng lượng giật lựi R
thì được xác đi ̣nh bằng [15]:
T kkM B rec 2 2 2 = (2.56)
tức là, điều này tương đương với vận tốc giật lựi nhỏ nhất vrec =hωL/Mc.
Nhiệt độ Trec thường được gọi là giới hạn làm lạnh giật lựi, và nú nằm trong
phạm vi nhiệt độ nhỏ hơn microkelvin.
Cỏc thăng giáng lượng tử của vận tốc và các toạ độ của một nguyờn tử làm nú di chuyển theo kiờ̉u khuếch tỏn. Điều này sẽ xảy ra khi độ dài của
đường đi nguyờn tử di chuyển trong suốt thời gian τ ≈1/γ nhỏ hơn rất nhiều
so với độ rộng của phạm vi tương tỏc với trường. Sự chuyển động khuếch tỏn như võ ̣y của nguyờn tử sẽ được mụ tả bằng phương trỡnh Fokker-Plank.