Onlangs hebben buitenlandse wetenschappers met succes een roman ontwikkeldlaserkoelingen afleveringstechniek die een groot aantal moleculen in een besloten ruimte comprimeert terwijl onderkoeling behouden blijft.
Justin Burau, een onderzoeker aan de Universiteit van Colorado in Boulder, VS, koelde een klomp moleculen af tot onder de Doppler-temperatuur door een unieke magneto-optische val te gebruiken.
Het afkoelen van een moleculaire wolk tot kwantumdegeneratie vereist een proces dat meerdere fasen omvat. Eerst worden de moleculaire wolken opgesloten en lasergekoeld tot tientallen μK in een magneto-optische val (MOT), waar drie paar tegengesteld voortplantende laserstralen samenkomen bij het nulpunt van het quadrupool magnetische veld. De moleculaire clusters worden vervolgens overgebracht naar een val (CT) voor opslag, waar verdampingskoeling hun temperatuur kan verlagen tot tientallen nK.
Het probleem met deze benadering is dat de lasers die doorgaans worden gebruikt voor moleculaire MOT "rood ontstemd" zijn met betrekking tot de moleculaire resonantie en niet onder de Doppler-koellimiet kunnen vallen, waardoor relatief warme en diffuse moleculaire clusters worden geproduceerd. Als gevolg hiervan is de aantaldichtheid van moleculen die naar CT worden overgebracht meestal erg laag.
Burau en zijn collega's gebruiken een proces dat "grijze melassekoeling" wordt genoemd om yttriumoxidemoleculen af te koelen. De techniek maakt gebruik van een blauwe ontstemde laser om de moleculen naar een "donkere" grondtoestand te drijven, waar ze stoppen met het absorberen van invallende fotonen.
Door licht met een specifieke polarisatieconfiguratie en het quadrupoolveld van de MOT te gebruiken, bereiken ze uiteindelijk sub-Doppler-koeling en creëren ze een positieafhankelijke kracht die de moleculaire clusters comprimeert. De onderzoekers zeggen dat deze volumecompressie zal helpen om de transportefficiëntie van moleculen naar CT aanzienlijk te verbeteren (momenteel is dit misschien maar een paar procent).
