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        1. 能量巨大的激光也能制冷?

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                 大家都知道,激光具有方向性好、亮度高的特點,其光束集中在沿軸線方向的一個極小發射角內(僅十分之一度左右),加上激光調Q等技術能把激光能量壓縮到極窄的脈沖內(比如一萬億分之一秒),因此能輻射出巨大的能量。印象中的激光,都是和高能聯系在一起的,實際上具有高能量的激光,一樣能夠應用在制冷方面。
            早在1985年,美國華裔物理學家朱棣文就成功地用激光冷凍了原子,從而榮獲1997年的諾貝爾物理學獎。實際上,激光制冷的原理是降低物體中分子的熱運動。物體的溫度與分子熱運動有關,分子運動越劇烈,物體溫度越高,反之,分子運動越慢,物體溫度就越低。激光制冷,首先要對激光進行精確調諧,利用調諧后方向相反的兩束光,當大量的光子射入物體內部時,由于激光粒子的數量相當多,使得物體內微粒變得擁擠,加上光子在撞向原子后彈開會帶走一部分能量,抵消了分子原子本身的動能,導致分子原子不能像之前一樣任意的“無規則運動”,從而降低分子熱運動,進而降低了物體的溫度。
            物體原子運動的速度通常在約每秒500米,長期以來,科學家一直在尋找使原子相對靜止的方法。朱棣文采用三束相互垂直的激光,從各個方面對原子進行照射,使原子陷于光子海洋中,運動不斷受到阻礙而減速。激光的這種作用被形象地稱為“光學粘膠”。在試驗中,被“粘”住的原子可以降到幾乎接近絕對零度(-273.15℃)的低溫。
            激光致冷可以消除一級與二級多普勒頻移,以便建立更好的頻率基準。這對計時、精密計量和導航有重要意義。目前,激光制冷技術主要在生物學的細胞、線粒體和染色體三個層次上有重要的應用,也應用于凝聚態物理、原子噴泉、原子鐘、原子干涉儀、原子光刻上。
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