TWO-TEMPERATURE DISTRIBUTION OF ATOMS UNDER SUB-DOPPLER COOLING CONDITIONS

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The problem of sub-Doppler laser cooling of atoms under "optical molasses" conditions in fields formed by counter-propagating waves with different polarization configurations is considered, with full accounting for quantum recoil effects. It is shown that the distribution of cold atoms is not in equilibrium but can nevertheless be approximated by two Gaussian functions and, accordingly, characterized by temperatures of "cold" and "hot" fractions. A detailed analysis of the atomic fractions and their temperatures depending on the parameters of light fields is carried out. Based on the obtained results, the concept of weighted average temperature can be introduced, which corresponds to the average kinetic energy of atoms.

About the authors

A. A Kirpichnikova

Institute of Laser Physics, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: oleg.nsu@gmail.com
Russian Federation, 630090, Novosibirsk

R. Ya Il'enkov

Institute of Laser Physics, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: oleg.nsu@gmail.com
Russian Federation, 630090, Novosibirsk

O. N Prudnikov

Institute of Laser Physics, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: oleg.nsu@gmail.com
Russian Federation, 630090, Novosibirsk

References

  1. A. V. Taichenachev, V. I. Yudin, and S. N. Bagayev, Phys. Usp. 59, 184 (2016)].
  2. A. D. Ludlow, M. M. Boyd, J. Ye, E. Peik, and P. O. Schmidt, Rev. Mod. Phys. 87, 637 (2015).
  3. N. Dimarcq, M. Gertsvolf, G. Mileti et al., Metrologia 61, 012001 (2024).
  4. T. Zanon-Willette, R. Lefevre, R. Metzdorff, N. Sillitoe, S. Almonacil et al., Rep. Progr. Phys. 81, 094401 (2018).
  5. A. Peters, K.-Y. Chung, and S. Chu, Metrologia 38, 25 (2001).
  6. J. M. McGuirk, G. T. Foster, J. B. Fixler, M. J. Snadden, and M. A. Kasevich, Phys. Rev. A 65, 033608 (2002); T. L. Gustavson, P. Bouyer, and M. A.Kasevich, Phys. Rev. Lett. 78, 2046 (1997).
  7. P. Gillot, O. Francis, A. Landragin, F. Pereira Dos Santos, and S. Merlet, Metrologia 51, L15 (2014).
  8. P. Wang, C. Y. Luan, M. Qiao, M. Um, J. Zhang, Y. Wang, X. Yuan, M. Gu, J. Zhang, and K. Kim, Nat. Commun. 12, 1 (2021).
  9. H. Li, J. P. Dou, X. L. Pang, C. N. Zhang, Z. Q. Yan, T. H. Yang, J. Gao, J. M. Li, and X. M. Jin, npj Quantum Inf. 7, 146 (2021).
  10. L. Feng, Y.-Y. Huang, Y.-K. Wu, W.-X. Guo, J.-Y. Ma, H.-X. Yang, L. Zhang, Y. Wang, C.-X. Huang, C. Zhang, L. Yao, B.-X. Qi, Y.-F. Pu, Z.-C. Zhou. and L.-M. Duan, Nat. Commun. 15, 204 (2024).
  11. E. A. Cornell and C. E. Wieman, Rev. Mod. Phys. 74, 875 (2002).
  12. W. Ketterle, Rev. Mod. Phys. 74, 1131 (2002).
  13. А. П. Казанцев, Г. И. Сурдутович, В. П. Яковлев Механическое действие света на атомы, Наука, Москва (1991).
  14. H. J. Metcalf and P. van der Straten, Laser Cooling and Trapping, Springer-Verlag, New York (1999).
  15. A. V. Bezverbnyi, O. N. Prudnikov, A. V. Taichenachev, A. M. Tumaikin, and V. I. Yudin, JETP 96, 383 (2003).
  16. H. Risken, The Fokker-Plank Equation Methods of Solution and Appications, Springer, Berlin (1989).
  17. A. A.Kirpichnikova, O. N. Prudnikov, A. V. Taichenachev, and V. I. Yudin, Quant. Electr. 52, 130 (2022)].
  18. J. Javavainen, Phys. Rev. A 46, 5819 (1992).
  19. O. N. Prudnikov and E. Arimondo, J. Opt. B: Quantum Semiclassical Opt. 6, 336 (2004).
  20. O. N. Prudnikov, A. V. Taichenachev, A. M. Tumaikin, and V. I. Yudin, JETP 104, 839 (2007)].
  21. O. N. Prudnikov, A. V. Taichenachev, A. M. Tumaikin, and V. I. Yudin, Phys. Rev. A 75, 023413 (2007).
  22. O. N. Prudnikov, R. Ya. Il’enkov, A. V. Taichenachev, A. M. Tumaikin, and V. I. Yudin, JETP 112, 939 (2011)].
  23. R. Ya. Il’enkov, O. N. Prudnikov, A. V. Taichenachev, and V. I. Yudin, JETP 123, 1 (2016)].
  24. O. N. Prudnikov, R. Ya. Il’enkov, A. V. Taichenachev, and V. I. Yudin, Phys. Rev. A 99, 023427 (2019).
  25. O. N. Prudnikov, D. V. Brazhnikov, A. V. Taichenachev, V. I. Yudin, A. E. Bonert, R. Ya. Il’enkov, and A. N. Goncharov, Phys. Rev. A, 92, 063413 (2015).
  26. A. A. Kirpichnikova, O. N. Prudnikov, R. Ya. Il’enkov, A. V. Taichenachev, and V. I. Yudin, Quan. Electr. 50, 939 (2020)].
  27. E. Kalganova, O. Prudnikov, G. Vishnyakova, A. Golovizin, D. Tregubov, D. Sukachev, K. Khabarova, V. Sorokin, and N. Kolachevsky, Phys. Rev. A 96, 033418 (2017).
  28. D. Dalibard, and C. Cohen-Tannoudji, J. Opt. Soc. Am. B 6, 2023 (1989).
  29. C. S. Adams and E. Riis, Prog. Quantum Electron. 21, 1 (1997).
  30. O. N. Prudnikov, A. V. Taichenachev, and V. I. Yudin, JETP Lett. 102, 576 (2015)].
  31. P.S. Jessen, C. Gerz, P. D. Lett, W. D. Phillips, S. L. Rokston, R. J. C. Spreeuw, and C. I. Westbrook, Phys. Rev. Lett. 69, 49 (1992).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».