קירור באמצעות לייזרים – הבדלי גרסאות

'''קירור באמצעות לייזרים''' או '''קירור לייזר''' (באנגלית: '''Laser cooling''') הוא שם של טכניקה ל[[קירור]] [[אטום|אטומים]] לטמפרטורה נמוכה מאוד באמצעות [[אור]] וקרני [[לייזר]] בפרט.<br />{{ש}}הטכניקה פועלת באמצעות האטה של האטומים למהירויות אפסיות וכך מקררת אותם, ובכך מהווה פתרון לבעיה הנוצרת בלכידה של [[חלקיק]]ים לא טעונים. על חלקיקים טעונים חשמלית מופעלים כוחות משיכה ודחייה כאשר הם נעים ב[[שדה חשמלי|שדות חשמליים]] או מגנטיים, בזמן שעל חלקיקים ניטרלייםנייטרליים לא. לכן לפני המצאת טכניקת קירור הלייזר לא הייתה ידועה אפשרות ללכוד או להשפיע על חלקיקים כאלו, ולכן היא מהווה מרכיב הכרחי במלכודות חלקיקים ונמצאת בשימושים רבים בתחומי הפיזיקה, הכימיה והביולוגיה.

רעיון הטכניקה הוצע לראשונה בשנת 1975 בידי צמד הפיזיקאים תיאודור האנץ (Hänsch) ו[[ארתור שולוב]]. תיאודור וארתור חשבו על האפשרות שבעזרת [[אפקט דופלר]] ניתן להבטיח שקרני לייזר מסוימות יקררו אטומים שנעים לתוכן, בזמן שהן לא ישפיעו על אטומים הנעים ממן. לאחר מכן החלו מדענים לנסות טכניקה זו בצורה מעשית, וב-1986, לאחר התקדמויות רבות, הוצגה השפעה ממשית על עננת אטומים ניטרלייםנייטרליים צפופה. ב-1997 זכו שלושת המדענים [[סטיבן צ'ו]], [[קלוד כהן-טנוג'י]] ו[[ויליאם פיליפס]] ב[[פרס נובל לפיזיקה]] "על עבודתם בפיתוח שיטות לקירור ולכידת אטומים באמצעות לייזרים".

===דרך ההשפעה על אטום ניטרלינייטרלי===

כיוון שעל חלקיקים חסרי מטען חשמלי (כגון אטומים) לא ניתן להפעיל כוחות בעזרת שדות חשמליים או מגנטיים, נוצרת בעיה ביכולת להשפיע עליהם. על פי [[מודל האטום של בוהר#עקרונות היסוד של המודל|עקרונות מודל האטום של בוהר]], ניתן לגרום ל[[פוטון|פוטונים]] (החלקיקים המרכיבים את האור) להיספג באטום וכך להשפיע על ה[[תנע]] שלו.<br />{{ש}}האטום אמנם "שקוף" לרוב [[אורך גל|אורכי הגל]], אך עבור רוב האורכים ב[[ספקטרום]] המלא, הפוטונים המוקרנים על החומר אינם משפיעים על האטומים ואינם מושפעים מהם, מכיוון שהם אינם יכולים להעביר חלקים קטנים מהתנע שלהם לגוף אחר. לעומת זאת, הפוטונים בכל זאת מסוגלים להשפיע על האטומים כאשר הם בעלי כמות אנרגיה מסוימת (כלומר בעלי אורך גל מסוים) אשר מתאימה בדיוק להפרש האנרגיות בין [[מודל האטום של בוהר#רמות האנרגיה של האלקטרון באטום מימן|שתי רמות אנרגיה]] של האטום. במקרה זה הפוטון למעשה נספג באטום ו"מעורר" [[אלקטרון]] שלו לרמת אנרגיה אחרת. תהליך זה של ספיגת הפוטון נקרא "רזוננס" ([[תהודה]]) בין הפוטון והאטום, ובעקבותיו מועבר התנע של הפוטון לאטום, וזה נרתע לכיוון המנוגד (ממש כאילו הפוטון התנגש באטום). לאחר מכן האלקטרון ה"מעורר" חוזר לרמת האנרגיה המקורית ובתגובה נפלט פוטון (המאזן את כמות האנרגיה), הזהה בתכונותיו לפוטון הראשון, לכיוון אקראי, ו"בועט" את האטום לכיוון המנוגד לפליטה. כתוצאה מהתהליך כולו משתנה ה[[אנרגיה קינטית|אנרגיה הקינטית]] של האטום. השינוי אמנם קטן מאוד (מקביל לזריקת כדור טניס שולחן על כדור באולינג שנע במהירות גדולה), אך כאשר נזרקים מיליוני פוטונים בשנייה יכול להתרחש שינוי עצום.